名古屋大学加速器質量分析計業績報告書, ⅩⅩⅠ , 2010.03

14C 実験室聞の比較研究一名古屋大学と原子力機構むつ AMS システム

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中村俊夫げ・田中孝幸 2 ・甲昭二 2

太田友子 1

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1 名古屋大学年代測定総合研究センター

2 日本原子力研究開発機構青森研究開発センターむつ事務所
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Abstract
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キーワード: 14C 年代測定， 14C 年代，加速器質量分析， AMS，実験室間比較，山梨県宿尻第 2 遺跡，山梨県新府城跡− 159 −

名古屋大学加速器質量分析計業績報告書, ⅩⅩⅠ , 2010.03

1.はじめに近年，加速器質量分析(A附;a闘1間断m醐申棚田町〕法の開発・発展に伴い，放射性炭素 (14C ) ,搬す性ベリリウム('旬、放射性塩素向)等を用いた年イ明日定や唱ピ.4c，搬す性アルミニウム("1AI) ， 360，放射性ヨウ素(l2l1:)等を化学トレーサーとして用いる元素動態分析の分野で AMS 法が盛んに利用され様々な成果を出して"'''5. AMS による 14C 測定では，ごく微量の試料を用いて高精度の年代測定が可能なため，従来は測定できなかった試料を容易に測定できるなど，様々な研究に利用されていることは周知の事実である.特に文化財科学の分野では，歴史時代の試料が多く，試料の 14C 年代は暦年代と常に比較され，高い正確度，精度が要求されている.これに応えるために，高精度，高正確度の年代測定を常に目指しており，最近では

1 標準偏差で::t 20 年以下となるような 1句ご年代測定ができるようになっている.我が固には， AMS 法による天然放射性核種の分析装置が 9 台稼働中であり14C 測定を中心に年代測定の応用研究を進めており，文化財資料や考古学資料の年代測定において多大な成呆を上げている(中村 1999; 2卿; 2∞1 ;2003a).

これまで，年 1 回開催される「タンデム加速器及びその周辺技術の研究会」において， A附施設問相互の情報交換を行ってきた.主として，現状報告，故障の事例，応用研究などに関する情報交換である.また最近では， A胞による 14C 年代測定等がよく利用されるようになっており，年代測定ユーザーが，複数の AMS 施設にまたがって年代測定を行っている場合もある.このように複数の AMS 施設を利用する場合には，両機関の測定結呆の一致度，信頼度が特に重要な問題になる.

そこで，文科省科学研究費補助金による「加速器じ 14 年代測定の実験室聞の比較検定」の研究を2∞3 年に行った(中村 2003b). この研究では， 14C 測定に限定せず，検討対象を A附で測定可能な搬す性同町立体に広げ， (1)糊惟同位体の測定に用いられる標準物質の検討， (2) AMS 測定の実験室聞の比較検定，を行った

14C 年代測定に関しては，この加3 年度の科研費研究において，名古屋大学と核燃料サイクル機構東濃地科学センターの 2 つのラボ聞で標準体を用いて相互比較を行った.

その後， 2側年度から，名古屋大学と日本原子力研究開発機構青森研究開発センターむつ事務所(以下「原子力機構むつ」と税tする) (ホームページ.坤内wwja且伊主削J同盟副町1血血担叫 T血血et a1.笈朋)との聞で協約を交わして，研究課題名「加速器質量分析法によるじ14 測定の相互比較Jを実施している.この相互比較の研究として，山梨県所在の新府城跡および宿尻遺跡の考古学発掘により得られた 3 種類の試料，すなわちイネ籾の炭化物，モモの種の炭化物およびオニグルミの炭化物を 2 つの'''c施設で分西日し， 14C 年代測定の相互比較を実施した.これらの 3 種類の試料はそれぞれ，同一層から採取されたものであり14C 年代は一致するはずのものである.

2. 1.C 測定比較実験試料
比較実験のための試料は ， 2鵬年 2 月 6 日に，著者の一人(中村)が山梨埋蔵文化財センターを訪問した際に，山梨県韮崎市教育委員会から提供して頂いたものである.保存用の試料として採取しであったものを，この比較検定試料として分けて頂いた.

山梨県の新府城跡から採取されたイネ籾の炭化物については，合計 12 粒を 6 粒ずつ 2 グループに分け(写真1)，2 粒ずつを組として 3 試料として測定することとした(表1).一方，宿尻第 2遺跡から採取されたモモの種とオニグルミの殻の炭化物については， No.6 と No.l7 の保存プラスチック瓶から，また No21 の瓶からそれぞれ炭化物のカケラ 3 個体を選び出し，それぞれを割って 2つに分け実験室で分配した(写真 2-4). このように，モモの種とオニグルミの殻については− 160 −

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つの 14C 測定ラボ問で分配したのは，同一固体を 2 分割したものであり，全く同ーのものを，それぞれのラボで試料調製，年代測定を行ったことが保証されている.すなわち，得られる 14C 年代は測定の誤差範囲内で一致するべきものである.

表1

山梨県新府城跡から採取された炭化イネ籾およて珪崎市宿尻第 2 遺跡の炭化モモおよびオニ

グルミの 14C 年代測定の実験室間比較

I13611SN
P‑
PI‑
233圭ビ21

I ー'27土1SN
P‑
PI‑
33自社20I-27,"1 I13612

YGR‑
6‑113605‑
6‑
2YGR

13606‑
6‑
3YGR

13ω7YGFι17-1

14695YGR‑21‑
1I14ω71833B6 I-245土0.1

181丘811-25土1

1包~4d，32I-27,"1 I14ω8183生日61-26島<0.1183まと32I-27，土1 I14768

182丘871-26丘土0.11.0]X1脚(同ここで. PDB は PeeD田Be1四此の略記で炭酸カルシウムからなる矢石類の化石であり . 13cJセ比の標準体として用いられる.

柿名古屋大学では. Il13C は，ノトーティンの詐桝調製により合成したグラファイトについて A蝿システムを用いて測定した結果である.この品目C 値を用いて，測定された 14C 年代について炭素安定同位体分別の補Eが施されている.

柿権原子力機構むつ事務所では，試料を燃焼して回収した二酸化炭素について，安定同位体比測定用の気体質量分析計を用いて行われている.

S 炭素イオンピームの出力が弱く誤差が大きいため参考値とする.

3. 試料調製と年代測定− 161 −

名古屋大学加速器質量分析計業績報告書, ⅩⅩⅠ , 2010.03

3. 1 化学的洗浄処理
試料調製は，それぞれの 14C 測定ラボ、のルーティンの方法で、行った.基本的には，蒸留水による超音波洗浄，塩酸による加温，水酸化ナトリウム水溶j夜による加温，再度塩酸による加温処理を行って，試料が堆積物中にあった聞に付着した可能性のある汚染物を溶解除去した.このあと，固形物として残留した試料を蒸留水で塩酸分を完全に除去して乾燥した.原子力機構むつで、は，水酸化ナトリウム水溶液による加温処理を通常通り行ったため，固形物が溶解し尽くして残留物がない試料が，イネ籾試料 2 点，モモ試料が 4 点あった.名古屋大学では，処理時間を通常より短縮して固全試料の C 年代測定を実施することができた .

形物を残すようにしたため

14.雪機茂|.

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写真 1炭化イネ籾

6 粒ずつ分割し

写真 3

写真 22 粒ずつで、 2 機関で 3 回測定

3 個のたねを，それぞれ 2 分割して 2 機関で測定炭化したモモのたね(核)写真 43 個のたねを，それぞれ 2 分割して 2 機関で測定

3. 2

炭化したモモのたね(核)炭化したオニグルミのたね(核)3 個のたねを，それぞれ 2 分割して 2 機関で測定

グラファイトの合成

乾燥したそれぞれの試料から適量を分取し，線状酸化銅と共に，外径 9mm の石英管に入れ，真空ラインに接続して排気したあと封管した.これを電気炉内で 9∞℃にて約 2 時間加熱して，試0料中の炭素を燃焼して二酸化炭素に変えた.真空ライン中で，液体窒素(沸点:ー 196 C) ，液体窒素0により冷却したペンタン(融点:ー 128 C) ，およびエタノールと液体窒素の混合物(約ー 10(tC) を寒− 162 −名古屋大学加速器質量分析計業績報告書, ⅩⅩⅠ , 2010.03剤として用いて，燃焼ガスからイオウ酸化物や水分を除去して三酸化炭素を精製した.回収された二酸化炭素の一部(炭素にして1.5n事程度)について，約 3時の鉄粉末を触媒として水素で還元してグラファイトを得た.次に，グラファイトを 90"(;で乾燥したのちアルミニウム製の試料ホルダーに圧縮封入し，検査試料としてタンデトロン加速器質量分析計のイオン源に装填した.

'''c年代測定に不可欠な14C 濃度が既知の標準体については，米国国立標準技術研究所 (NIST)から提供されている国際的な標準体であるシュウ酸 (NISτ・ SRM-4労oc 但G喝)を用いた.シュワ酸標準体の約 7 時を約 l∞噌の線状酸化銅と共にパイレツクス管に入れて排気したあと封管し，5∞℃にて 2 時間加熱することによって完全に燃焼して三酸化炭素を得た.次に，年代測定試料の場合と同様にして，真空ラインを用いて二酸化炭素を精製したあとグラファイトに還元し，これをアルミニウム製の試料ホルダーに圧縮充填して 14c 年代測定のための'''c濃度標準体として用いた.

3. 3 加速器質量分析計による 14c 年代測定と暦年への較正
上述のようにして，炭化物試料およびシュウ酸標準体から調製した固形の炭素試料について，タンデトロン加速器質量分析計を用いて叱年代測定を行った.タンデトロン分析計では， '''cと"cの存在比( 14C1"c比(=R)) が井議日試料 (R置戸と 14c 濃度が既知の標準体(R..o，叫とについて測定され， R置PJR岨l明比が得られる.また，タンデトロン分析計では 13C1"c比も測定できる.測定された R圃.，;/RAO，期比について，タンデトロン分析計で測定されたIì 13C を用いて炭素同位体分別の補正を行ったのち，試料の 14c 年代値(剛V園田al 14C 帯(同位体分別補正 14c 年代))を算出した(中村加1 ;2003). 14C の半減期としては，国際的な慣例に従って，Li耐の半減期 5568 年を用いた.
14c 年代値は，西暦 1950 年から遡った年数として与えられる.
得られた同位体分別補lE 14C 年代を14C 年代暦年代較Eデータ (IntC泌04， Reimeretal.2ω4) と比較して試料の暦年代を考察した.

新府城跡から採取された炭化イネ籾の 14c年代

宿尻第二遺跡から採取された炭化種子の 14c年代

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ー 21

1650の 14c 年代

宿尻第 2 遺跡から採取されたモモ，オニグノレミの種子殻の 1"c;年代− 163 −号

図2

試

新府城跡から採取された炭化イネ籾

時

図1

附 FN
ムZULF

~~~

試料番号

FFN区
1ucp

1600

的 hF
ム区
ULF

SN
P‑
P
1‑
3FEh区
-間LF

SNP‑
P
1‑
2NEh区
F切L
LF

SNP‑
Pl‑1

NTEdE

250

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4. 14C 測定結果及び考察
名古屋大学及び原子力機構むつで測定された結呆を表 1 ，図 1 及び図 2 に示す.ここに示した 14C
年代は，同一の個体を 2 分割して，それぞれを名古屋大学と原子力機構むつの A附装置で測定したものであり，両施設の結果は 1 標準偏差の誤差範囲内で互いに良く一致している.

次に，測定された 14C 年代と JntCalω 較正データを比較して，図 3 および図 4 に示す.新府城は，戦国武将武田勝頼が 1581 年に，現在の山梨県韮崎市中田町に築城した城である. 1582 年 3 月には，織回・徳.)11 の甲斐侵攻により，武田勝頼は新府城に火を放ち落ち延び留ことを試みたが途中で捕らえられて失敗した.今回測定したイネの炭化物は，その火災の際に炭化したものと考えられる.図3 により，炭化したイネの 14C 年代から暦年代を推定すると，おおよそ 1430 年から 1ωo 年と推定される.図 3 から解るように 14C 年代の 3∞配ー制配の聞で較正データが大きく折れ曲がってお14C 年代の誤差は 1 標準偏差で:80り，このため，可能性のある暦年代範囲が大きく広がっている-:85 年程度であるが，可能性のある暦年代範囲は約 2∞年の幅となってしまう.新府城が炎上し14C 年代測定からは，これ以上は狭いた暦年代である 1582 年はこの推定範囲に入っている.他方暦年代範囲に縛り込むことはできない.

新府場跡から採取された炭化イネ籾申 14c年代

宿尻遺跡から採取された炭化種子の 14C年代

700~

2000.1・ M由 104届酎柵正データセット l田0"-'ー

1950(畠)ど尉U

四O ト、(400守F

300
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図3ー‑..

100150200250300350較正年代 (col AD)

図4

試料の 14C 年代と1OtCalO4較正との比較.実線は名古屋大学，点線はデータとの比較.実線は名古屋大学，原子力機構むつによる.

点線は原子力機構むつによる.

宿尻第二遺跡は，山梨県韮崎市穴山町 4306 外に所在する古墳時代前期の遺跡である(韮崎市教育委員会・峡北地域振興局 2脳) .宿尻第 2 遺跡の 2 号竪穴住居跡の炭化物集中層からオニグルミの種子の殻が 245 点以上，モモの種子殻が 125 点以上検出された.採取されたモモ及びオニグルミの炭化種子殻の一部につき実施した 14C 年代測定の結果は ， 1750Bト 1870BP の約 1∞年聞に集中している.特に， 1750BP-18∞BP の 2 点を除くと， ω 年間の聞に集中する

一方較正して得られる

暦年代は，図 4 から解るように，これらの 14C 年代区間で直線的な変化からずれて折れ曲がりや変動があり，可能性の高い暦年代の範囲が田lAD 110 から calAD 320 頃まで広がることになる.このように

14

C 年代測定から得られたオニグルミ及びモモの種子殻の暦年代は，同遺跡から出土した− 164 −

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土器に基づく編年である古墳時代前期の推定年代とよく調和している.

5.

まとめ

歴史上の出来事に関連すると思われる新府城跡から発掘されたイネ籾炭化物および古墳時代の初期のものと思われる宿尻第二遺跡 2 号住居壮から発掘されたモモ及びオニグルミの炭化種子殻を用いて，名古屋大学及び原子力機構むつの AMS 施設聞で 14C 刑制定比較研究を行った.両施設の結果は互いに良く一致しており，さらに歴史上の編年とも調和的であることが確認された.

謝辞
山梨県韮崎市教育委員会の閏間俊明氏には，貴重な発掘遺物資料を提供していただいた.この実験室問比較研究の計画において，原子力研究開発機構育森研究開発センターの柑撤勝所長及び山本信夫課長には，計画の趣旨を理解して頂き計画推進にご助力頂いた.ここに感謝の意を表する.

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県道穴山バイパス建設に伴う発掘調査報

告書

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− 165 −