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メッシュフリー粒子法の斜面の地震応答解析への適用と高精度化・高速化に関する研究

本研究では,メッシュフリー粒子法の一種であるSmoothed Particle Method (SPH)法による斜面の地震時崩壊挙動の解析手法の開発を行った.具体的な研究成果として,有限要素法に相当する精度を達成するための新たな計算式を提案し,さらにレイリー減衰のSPH法への導入を行った.その後,実際に斜面崩壊への適用性を検討するため,公開されている斜面模型実験を対象として,その再現解析を実施した.また,2011年東北地方太平洋沖地震において発生した盛土造成斜面の崩壊を対象として、SPH法による再現解析を行った.本研究は,メッシュフリー粒子法の一種であるSmoothed Particle Method (SPH)法による地震時崩壊の再現のための解析プログラムの開発を目的としている.交付申請書では,平成23年度にそれまでに研究代表者が作成したSPH法による斜面の地震応答解析を行う解析プログラムを元に,さらなる解析精度の向上と流動化による大変形を追跡する機能を追加し,平成24年度に滑り破壊面の生成と滑りによる大変形を再現するためのアルゴリズムの開発と実装,ならびにGPUを用いた解析速度の向上を行う計画としていた.さらに,平成25年度には,既往の実験を対象とした再現解析を実施し,開発した解析手法の妥当性と適用性を検証するとともに,研究成果をとりまとめる予定であった.これらの研究計画に対し,平成24年度では,実大三次元振動破壊実験装置E-Defenseを用いて原子力安全基盤機構が実施した大型斜面模型実験の詳細データが入手できたたため,研究計画では平成25年度中に実施予定であった実験結果の再現解析を前倒しして重点的に実施した.原子力安全基盤機構が実施した実験では,斜面中の地震動増幅がほとんど生じない斜面に生じる滑落型と,斜面が入力地震波に対して大きく応答することで発生する進行型の二種類の崩壊モードを想定した斜面モデルが用いられた.平成24年度では,この両者を対象とした再現解析を実施した.再現解析を実施した結果,SPH解析では斜面に崩壊が発生する以前の加速度応答は良好に再現できたものの,崩壊が発生する入力地震動の大きさと崩壊の形態、土塊の移動量の再現性には課題が残った.この課題を克服するためには,解析に用いる材料強度のパラメータの値や,地盤材料に用いる構成則が影響するため,実験結果を完全に再現するためには数多くのパラメータスタディが必要となるとの結論を得た.本研究は,メッシュフリー粒子法の一種であるSmoothed Particle Method (SPH)法による斜面の地震応答解析において,有限要素法に相当する精度を達成するための新たな計算式を提案するとともに,レイリー減衰のSPH法への導入を行った.次に,原子力安全基盤機構により実施された実大三次元振動破壊実験装置E-Defenseによる大型斜面模型実験の再現解析を実施した.実験では斜面中の地震動増幅がない場合に発生する滑落型,斜面が大きく応答することで発生する進行型の二種類の崩壊モードが生じたのに対し, SPH法では斜面に崩壊が発生する以前の加速度応答は良好に再現できたものの,崩壊が発生する入力地震動の大きさと崩壊の形態,土塊の移動量の再現性には課題が残った.また,2011年東北地方太平洋沖地震において発生した福島市伏拝の盛土造成斜面の崩壊を対象として、SPH法による再現解析を行った.公開されている現地の地盤情報に基づき作成した基本モデルを用いた解析では,実被害と比較して土塊の移動量が小さく,かつ法肩の形状が失われるなど実被害を精度良く再現することはできなかった.SPH法において法肩の形状が失われる原因は,滑り線となるせん断ひずみの大きな領域が盛土全体に拡大してしまうことにあると考えられる.そこで,せん断ひずみが狭い範囲に集中して発生することを期待して粒子密度を4倍にしたSPH法による解析を実施した.しかしながら,解析結果は基本モデルによるものと同等であり、改善は見られなかった.さらに解析に用いた地盤材料の強度と実地盤の強度には差異があると考えられるため,特に斜面の変状に影響を与えると思われる残留強度を変化させた解析を実施した.残留強度を低下させることで斜面の変形量は増加するものの,盛土部全体が激しく流動化する結果となり実被害の様子を再現することはできなかった.本研究では,メッシュフリー粒子法の一種であるSmoothed Particle Method (SPH)法による斜面の地震時崩壊挙動の解析手法の開発を行った.具体的な研究成果として,有限要素法に相当する精度を達成するための新たな計算式を提案し,さらにレイリー減衰のSPH法への導入を行った.その後,実際に斜面崩壊への適用性を検討するため,公開されている斜面模型実験を対象として,その再現解析を実施した.また,2011年東北地方太平洋沖地震において発生した盛土造成斜面の崩壊を対象として、SPH法による再現解析を行った.メッシュフリー粒子法の一種であるSmoothed Particle Hydrodynamics(SPH)法による斜面の地震応答解析プログラムの高度化を実施した.平成23年度の主要な成果として,SPH法における特有のパラメータである粒子密度,人工粘性減衰が斜面の地震応答解析結果に支配的な影響を及ぼすことを明らかにした.粒子密度はSPH法における解析の空間精度を規定するパラメータであるが,斜面崩壊の様に破壊が集中する領域が現れる場合には,この値により滑り線の発生位置,滑り崩壊後の最終形状について異なる解析結果が得られた.また,人工粘性減衰は,SPH法による解析を安定化させるためにしばしば導入される減衰であるが,粒子密度と同様に,この値によって斜面に発生する滑り線の位置,滑り崩壊後の最終的な斜面形状が異なってくる.

これらのパラメータに対しては,斜面の地震応答性状を予測する際に,その値に対して十分な検討が必要があることが示唆された.一方,他の研究グループによって実施された斜面の振動台実験の結果を対象とした解析を行った,対象とした振動台実験で用いられた斜面供試体は高さ1mから4mまでの比較的大規模なものである.SPH法による解析によって,崩壊に至る入力レベル,斜面滑り時の滑り速度,崩壊後の形状について再現することができた.ただし,実験結果を再現するためには,与える減衰の大きさを調整する必要があり,実斜面の地震災害に対する予測解析として用いるには解決すべき問題点が残されている.交付申請書に記した研究計画では,平成24年度中に斜面崩壊時の滑り面を取り扱うアルゴリズムの開発とGPUを利用した解析プログラムの高速化を完了する予定であった.これに対し,現状ではGPUを用いた高速化の進行が遅れている.これは,防災科学技術研究所・兵庫耐震工学研究センターが所有する実大三次元振動破壊実験装置E-Defenseを用いて,原子力安全基盤機構が実施した大型斜面模型実験の詳細データが入手でき,その再現解析に重点を置いた研究活動を行ったためである.平成23年度に計画していたSPH法の斜面の地震応答解析の高精度化については,他の研究グループによる振動台実験を再現する解析結果が得られたため,おおむね当初の目的を達成した.一方,地盤材料の流動化現象の解析モデルの導入については,振動台実験の再現解析において,従来より使用していたMohr-Coulomb式による応力-ひずみ関係によっても良好な結果が得られたことで,他の構成則の導入を進めなかった.より一般的な斜面に対してもSPH法解析を適用するためには,他の構成則の導入も必要となると考えられるため,平成24年度に検討を進める予定である.平成24年度研究費によって,GPUを用いた解析プログラムの高速化のために必要なソフトウェア(コンパイラ)を導入しているため,平成25年度当初からこれを用いた研究開発に重点的に取り組む.
吸着原子のドリフトによる結晶表面上のステップ列の挙動

シリコンを直流加熱することで結晶表面で観測されるステップの不安定化,ステップの蛇行とステップの束状構造の形成,について調べた.直流電流により生じると考えられる吸着原子の流れを取り入れたモデルを用い,微小なステップ位置の変化に対する微斜面の線形安定性解析を行った.また,モンテカルロ・シミュレーションを用いて不安定化したステップの振る舞いについて調べた.1.シリコン(111)微斜面の蛇行については以下のことが明らかになった.(1)吸着原子の流れがステップに対して下段方向にある場合に蛇行が生じる.(2)ステップの蛇行により結晶表面には溝状の構造が現れる.(3)溝状構造の形成は,吸着原子の蒸発がないことによる.(4)溝の周期は吸着原子の流れの速度の-1/2乗に比例し,時間の1/2乗で振幅が増大する.(1),(2),(4)については実験結果と一致した.(3)については,保存系でステップの蛇行を記述する,他の原因によるステップの蛇行と同様な非線形方程式で表わせることが分かった.2.シリコン(001)微斜面の蛇行と束形成については以下のことが明らかになった.(1)束形成は流れの向きによらず生じるが,蛇行は上段向きのみで生じる.(2)蛇行はステップ間に斥力があることが重要である.(3)(001)微斜面でも(111)微斜面同様な溝構造が生じ,その振る舞いは保存系に特有な非線形方程式で表わせる.(4)蛇行でのステップの揺らぎ幅は時間の1/2乗に比例する.(5)ステップ束の形成には,保存系においては拡散係数の異方性がテラスごとに入れ替わることが重要であり,カイネティクス係数が入れ替わる効果は小さい.(1),(2),(3)は実験と一致した.(1)では,これまでの数値シミュレーションと実験との矛盾の原因を明らかにした.(2)により,初めて理論的および計算機実験的に蛇行の起こる機構を説明している.(4)により,不安定化の機構が正しいか否かを調べる物理量の変化の予測を,実験に対して提案している.(5)により,シリコン(001)における2つの異方性のうちどちらが重要であるかがあきらかになり,成長則を調べる際の適切なモデルを明らかにした。シリコンを直流加熱することで結晶表面で観測されるステップの不安定化,ステップの蛇行とステップの束状構造の形成,について調べた.直流電流により生じると考えられる吸着原子の流れを取り入れたモデルを用い,微小なステップ位置の変化に対する微斜面の線形安定性解析を行った.また,モンテカルロ・シミュレーションを用いて不安定化したステップの振る舞いについて調べた.1.シリコン(111)微斜面の蛇行については以下のことが明らかになった.(1)吸着原子の流れがステップに対して下段方向にある場合に蛇行が生じる.(2)ステップの蛇行により結晶表面には溝状の構造が現れる.(3)溝状構造の形成は,吸着原子の蒸発がないことによる.(4)溝の周期は吸着原子の流れの速度の-1/2乗に比例し,時間の1/2乗で振幅が増大する.(1),(2),(4)については実験結果と一致した.(3)については,保存系でステップの蛇行を記述する,他の原因によるステップの蛇行と同様な非線形方程式で表わせることが分かった.2.シリコン(001)微斜面の蛇行と束形成については以下のことが明らかになった.(1)束形成は流れの向きによらず生じるが,蛇行は上段向きのみで生じる.(2)蛇行はステップ間に斥力があることが重要である.(3)(001)微斜面でも(111)微斜面同様な溝構造が生じ,その振る舞いは保存系に特有な非線形方程式で表わせる.(4)蛇行でのステップの揺らぎ幅は時間の1/2乗に比例する.(1),(2),(3)は実験と一致した.(1)では,これまでの数値シミュレーションと実験との矛盾の原因を明らかにした。(2)により,初めて理論的および計算機実験的に蛇行の起こる機構を説明している.(4)により,不安定化の機構が正しいか否かを調べる物理量の変化の予測を,実験に対して提案している.シリコンを直流加熱することで結晶表面で観測されるステップの不安定化,ステップの蛇行とステップの束状構造の形成,について調べた.直流電流により生じると考えられる吸着原子の流れを取り入れたモデルを用い,微小なステップ位置の変化に対する微斜面の線形安定性解析を行った.また,モンテカルロ・シミュレーションを用いて不安定化したステップの振る舞いについて調べた.1.シリコン(111)微斜面の蛇行については以下のことが明らかになった.(1)吸着原子の流れがステップに対して下段方向にある場合に蛇行が生じる.(2)ステップの蛇行により結晶表面には溝状の構造が現れる.(3)溝状構造の形成は,吸着原子の蒸発がないことによる.(4)溝の周期は吸着原子の流れの速度の-1/2乗に比例し,時間の1/2乗で振幅が増大する.(1),(2),(4)については実験結果と一致した.(3)については,保存系でステップの蛇行を記述する,他の原因によるステップの蛇行と同様な非線形方程式で表わせることが分かった.2.シリコン(001)微斜面の蛇行と束形成については以下のことが明らかになった.(1)束形成は流れの向きによらず生じるが,蛇行は上段向きのみで生じる.

(2)蛇行はステップ間に斥力があることが重要である.(3)(001)微斜面でも(111)微斜面同様な溝構造が生じ,その振る舞いは保存系に特有な非線形方程式で表わせる.(4)蛇行でのステップの揺らぎ幅は時間の1/2乗に比例する.(5)ステップ束の形成には,保存系においては拡散係数の異方性がテラスごとに入れ替わることが重要であり,カイネティクス係数が入れ替わる効果は小さい.(1),(2),(3)は実験と一致した.(1)では,これまでの数値シミュレーションと実験との矛盾の原因を明らかにした.(2)により,初めて理論的および計算機実験的に蛇行の起こる機構を説明している.(4)により,不安定化の機構が正しいか否かを調べる物理量の変化の予測を,実験に対して提案している.(5)により,シリコン(001)における2つの異方性のうちどちらが重要であるかがあきらかになり,成長則を調べる際の適切なモデルを明らかにした。
温熱耐性の発現が放射線治療効果に及ぼす影響について(in vitroにおいて)

同じ温熱感受性を有する2種の細胞株,L5178Y細胞とその放射線感受性株であるLX830細胞,を用いて温熱による放射線増感効果について研究を行った。両細胞に放射線照射を行った直後,50%の生存率が得られる温熱処理を行った結果,温熱による放射線増感効果は両細胞で同じ値を示した。しかし,温熱による放射線増感効果は放射線感受性に依存して変化すると考えられている。そこで,異なる放射線感受性を示す2種の細胞の温熱による放射線増感効果がなぜ同じ値を示すのかを検討するため,細胞周期の解析,放射線による亜致死損傷や潜在的致死損傷からの回腹について実験を行った。各細胞周期の分布は両細胞で大きな違いは無く,大部分の細胞はG_1期にあり,G_1期にある両細胞は温熱感受性も同様の値を示した。放射線による亜致死損傷からの回復能は両細胞で同じ値を示したが,潜在的致死損傷からの回復能はL5178Y細胞では認められたがLX830細胞には認められなかった。この結果より,両細胞の放射線感受性の差は潜在的致死損傷からの回復能の差によることが示された。そして,温熱による放射線増感効果に違いが認められないことより,温熱による放射線増感は,両細胞で違いのない亜致死損傷からの回復能の阻害によるものであると考えられた。さらに,両細胞が同じ温熱感受性を持つことも考慮すると,温熱による放射線増感効果は,細胞の放射線感受性よりも温熱感受性に強く依存することが示唆された。また,温熱耐性期の放射線増感効果は,最大温熱耐性を発現したときに両細胞ともに最小の値を示したことより,温熱耐性の発現の機序が温熱による放射線増感の機序と関連している可能性が示された。平成6年度は,実験手技の確立と温熱による放射線増感効果についての検討を行った。最初に,実験に用いる各細胞系の細胞密度(LX830:2.0×10^5個/ml,L5178Y:4.0×10^5個/ml),培養時間(LX830:48h,L5178Y:24h),培養液のpH(LX830:7.4,L5178Y:7.3)を決定し,この条件下に各実験を行った.放射線感受性は,LX830細胞で0.41Gy,親株L5178Y細胞が1.39Gyであった.温熱処理により求めた両細胞の温熱感受性は同じ(43°C,T_0=4.1min)であった.温熱による放射線増感効果を検討するため,放射線照射(LX830:02Gy,L5178Y:06Gy)を行った直後,50%の生存率が得られる温熱処理(43°C:LX830:19min,L5178Y:24min)を行った.その結果,温熱による放射線増感効果は両細胞で同じ値を示した.一般に,温熱による放射線増感効果は,放射線による損傷からの回復を温熱の作用が阻害することにより起こると考えられ,放射線感受性の差は放射線による損傷からの回復の差だと考えられている.しかし本実験においては,放射線感受性が全く違う両細胞が同じ温熱増感効果を示した.この矛盾を説明するためには,いくつかの仮説が考えられる.現在,これらを証明すべく,細胞周期の解析,放射線による亜致死損傷や潜在的致死損傷からの回復について実験中である.次年度はこれに加えて温熱耐性期の放射線増感効果についても検討を行う予定である.同じ温熱感受性を有する2種の細胞株,L5178Y細胞とその放射線感受性株であるLX830細胞,を用いて温熱による放射線増感効果について研究を行った。温熱による放射線増感効果は,放射線損傷からの回復を温熱が阻害することにより生じるため,放射線感受性に依存して変化すると考えられている。

しかし,前年度(平成6年)の研究で,L5178Y細胞とLX830細胞は放射線感受性が非常に異なるのにもかかわらず,温熱による放射線増感効果は同じ値を示した。そこで,この原因を解明することを目的に,両細胞の細胞周期および放射線による亜致死損傷や潜在的致死損傷からの回復能について検討を行った。各細胞周期の分布は両細胞で大きな違いは無く,大部分がG_1期であった。放射線感受性は細胞周期により変化し両細胞間でも違いが認められたが,G_1期の温熱感受性は両細胞で違いはなく,なぜ放射線感受性が異なるのに温熱による増感効果が同一であるのかを解析することはできなかった。一方,放射線損傷からの回復による検討では,亜致死損傷からの回復能は両細胞で同じであったが,潜在的致死損傷からの回復能は,L5178Y細胞では認められたがLX830細胞では認められなかった。この結果より,両細胞の放射線感受性の差は潜在的致死損傷からの回復能の差により生じると考えられ,同時に,温熱による放射線増感は,放射線照射後の亜致死損傷からの回復能を温熱が阻害することによる可能性の高いことが強く示唆された。また,温熱耐性期の放射線増感効果は,最大温熱耐性を発現したときに両細胞ともに最小の値を示したことより,温熱耐性の発現の機序が温熱による放射線増感の機序と関連している可能性が示された。
循環流動層式吸着装置による海流利用海水ウラン採取システム

天然海水からのウラン採取技術を実用化するためには、高性能な吸着剤の開発はもちろんのこと、高効率の海水と吸着剤の接触装置の開発もまた非常に重要である。我々はこの問題に対して、多量の海水を効率よく処理することのできる、循環流動層式吸着装置を開発してきた。本年度は、有機吸着剤の中でも比較的大きな沈降速度を有しているアミドキシム中空繊維状吸着剤(AO-C)を用いて、天然海水からのウラン吸着実験を行った。また比較検討のため、造粒含水酸化チタン吸着剤(PAN-HTO)についても実験を行った。AO-C吸着剤は沈降速度が比較的大きく、PAN-HTO吸着剤と同じ条件で装置を運転することができた。また装置全体の圧力損失はPAN-HTO吸着剤を利用した場合の1/8程度であった。吸着装置への海水供給をポンプを用いて行うのであれば、圧力損失が小さいほど駆動エネルギ-も少なくてすむので、AO-C吸着剤を用いた方が運転費用は安くなるものと考えられる。海水供給に自然海流を直接利用することを想定した場合には、駆動エネルギ-の大小よりも流動安定性の方がより重要になるが、AO-C吸着剤はPAN-HTO吸着剤と同程度の流動安定性を示しており、海流利用の場合も問題はないと考えられる。AO-C吸着剤におけるウラン吸着量は時間とともに直線的に増加し、かつ昨年度使用した粒状AOR吸着剤よりも高い値を示した。これに対してPAN-HTO吸着剤の場合にはウラン吸着量は、時間の経過とともにその伸び率が低下した。AO-C吸着剤を使用することにより、圧力損失を大きく増加させることなく接触部槽高を高めることができ、1サイクル当たりの吸着日数を長くすることができる。したがって、AO-C吸着剤と循環流動層式吸着装置の組み合わせは、回収効率の高いシステムになるものと考えられる。
非因果的符号化アプローチによる動画像符号化方式

画像の符号化では近傍の画素間に存在する高い相関を利用しており、MPEG等の国際標準映像符号化方式においても、予測符号化による対象信号電力の削減とその予測残差信号に対する直交変換処理による所要表現情報量の削減という、画素間の高相関性を利用した2種類の操作を組み合わせて用いている。しかし既存の標準符号化方式においては、予測符号化部分の処理では、それまでに既に符号化された画素の値を用いて以降の符号化処理に当たるという「因果的符号化」の考え方に依拠するものしか用いられてこなかった。このために、従来の符号化方式では、謂わば時間的に見て「過去」の符号化結果との相関しか利用しておらず、近傍全ての画素の内の片側半分の情報しか符号化に用い得ていないという越えがたい限界があった。本課題では、非因果的符号化方式、つまり今後符号化対象となる画素との相関をも織り込んで利用した符号化方式が可能で有ること、及びその実現方法を明らかにする。平成21年度においては第1の成果として、内挿予測符号化をH.264等の既存標準方式におけるIピクチャ符号化部分の代替目的に資するために、帰還差分処理とそれに続くブロック単位のDCT処理とのハイブリッド符号化方式の構成法として、両者を独立且つ従属的に行なうタンデム方式と、両処理を一括して一つの行列演算の形式で実現するユニファイド方式を提案し、後者構成法の優位性を明らかにした。第2の成果として、この構成に基づく内挿予測符号化をH.264等の既存標準符号化方式におけるIピクチャ符号化部分の代替目的に資する方式の可能性を示した。その実現のためには、ローパスフィルタ処理に相当するような伝送信号の間引き処理や量子化器制御方式が必要となるが、その実現方法を理論的に明らかにし、提案方式が従来方式より符号効率を高め得ることを、実画像を対象に用いた実験を行ないその効果を明らかにした。平成20年度においては第1の成果として、内挿予測符号化をH.264等の既存標準方式におけるIピクチャ符号化部分の代替目的に資するために、帰還差分処理とそれに続くブロック単位のDCT処理とのハイブリッド符号化方式の構成法を明らかにした。そのための解析手法の提案、最適符号化手法の導出、実際に適用するための簡易化手法等を示し、その有効性をシミュレーション実験により確認した。第2の成果として、内挿予測符号化をH.264等の既存標準符号化方式におけるBピクチャ符号化部分の代替目的に資する方式の可能性を示した。その実現のためには、符号化・復号処理において比較的大きなサイズに対する逆行列演算を行うことが必要となる。提案方式の場合、処理対象とすべき行列はスパースな正方行列式とすることができ、比較的簡易な方式で計算可能であることを示した。これにより、提案方式が従来方式より符号効率を高め得ることを、実験的に確認した。

その実現のためには、ローパスフィルタ処理に相当するような伝送信号の間引き処理や量子化器制御方式が必要となるが、その実現方法を理論的に明らかにし、提案方式が従来方式より符号効率を高め得ることを、実画像を対象に用いた実験を行ないその効果を明らかにした。
結晶構造データベースと第一原理計算を用いた未知酸化物の網羅的探索

熱力学的に安定な物質だけでなく、準安定な物質にも有用な材料候補となる物質は多く存在するため、それらを効率的に予測することができれば、高機能物質を発見できる可能性を飛躍的に向上させるだけでなく、工業的用途に応じた物質の選択範囲を広げることができる。本研究では、第一原理計算により擬二元系までの酸化物にはどのような未知の熱力学的安定相および準安定相が存在するか、またそれを安定化する添加元素は何かを予測することを目的とする。これまで知られていなかった安定酸化物および準安定酸化物のリストとその安定化元素候補により、新規材料の発見とそれに伴う物性研究を深化させるものと期待できる。
トリオールボレート塩を用いる革新的炭素一炭素結合形成反応の開発

有機溶媒に溶け易く空気、水に安定なホウ素アート錯体として新たに環状トリオールボレート塩開発した。従来、塩基水溶液中進行する触媒反応では使用ができなかったヘテロ芳香族ボロン酸に対応するヘテロ芳香族トリオールボレート塩を新規に合成し、パラジウム触媒クロスカップリング反応、銅触媒Nアリール化反応および触媒的不斉付加反応などの有機合成に利用することに成功した。有機ボロン酸は水、空気に安定で取り扱いやすく合成試薬として優れているが、そのホウ素-炭素結合は化学的には不活性であることから遷移金属触媒による活性化が不可欠となる。しかしながら安定で取り扱いやすい有機ボロン酸の中には炭素-ホウ素結合が切れ易く触媒的な合成反応に利用できない化合物もあり問題となっている。本研究課題は、合成化学的利用が困難とされた2-ピリジンホウ素化合物類の利用を重要課題として、C-B結合の遷移金属触媒へのトランスメタル化を経由する有機合成反応の開発を計画した。新奇な有機ホウ素化合物として有機トリオールボレート塩の創製、遷移金属触媒反応への利用を中心に研究した。1.有機トリオールボレート塩の合成法の開発以下の合成法を確立しヘテロ芳香族トリオールボレート塩を合成した。(1)有機ボロン酸を経る合成法:有機ボロン酸、トリオール、塩基よりトリオールボレート塩の合成に成功した。(2)有機リチウム、マグネシウム試薬を使用する合成法:C-HおよびC-XよりLiあるいはMg試薬を調整後金属交換により無水条件にてトリオールポレート塩の合成法を確立した。(3)触媒的芳香族ホウ素化を経る合成法:パラジウムもしくはイリジウム触媒直接ホウ素化法を利用しトリオールオールポレート塩を合成した。2.有機トリールポレート塩の炭素-炭素結合形成反応の開発炭素-炭素、炭素-窒素結合形成クロスカップリング反応、不斉付加反応に利用した。2-ピリジントリオールポレート塩のクロスカップリング反応、オルト四置換ビアリール合成、2-フリルトリオールボレートの不斉1,4-付加反応の開発に成功した。繰り越した補助金での成果:第58回有機金属化学討論会にて成果発表した。トリオールボレート塩の対イオンに関する知見を得た。有機ボロン酸は水、空気に安定で取り扱い易く合成試薬として優れているが、そのホウ素-炭素結合は化学的には不活性であることから遷移金属触媒による活性化が不可欠となる。しかしながら安定で取扱易い有機ボロン酸の中には炭素-ホウ素結合が切れ易く触媒的な合成反応に利用できない化合物もあり問題となっている。1.有機ホウ素化合物の活性化有機トリオールボレート塩の効率的な合成法としてこれまでの(1)、(2)に加えて(3)、(4)の合成法を確立し(3)に関しては特許出願および論文として報告した。(1)有機ボロン酸を経る方法(2)有機リチウム、マグネシウム試薬から直接合成する方法(3)芳香族CH直接ホウ素化からの合成法の確立(4)トリフルオロボレート塩からの合成法の確立2.有機トリオールボレート塩の炭素-炭素結合形成反応の開発炭素-炭素、炭素-窒素結合形成クロスカップリング反応、不斉付加反応に利用した。特に各種反応におけるトリオールボレート塩の対カチオンの影響、各反応の最適化を行った。特にピリジントリオールボレートを用いたカップリング反応では、塩化物との反応に成功した((3))。トリオールボレートの反応性を活かした選択的なカップリング反応に成功した((4))。(1)クロスカップリングによるオルト置換ビアリールの合成(2)ダブルカップリングによるジアリール置換アレーンの合成(3)2-ピリジントリオールボレート誘導体を用いたオルト置換ビアリールおよび芳香族塩化物とのカップリング反応(4)トリオールボレート塩を用いた選択的カップリング反応有機ボロン酸は水、空気に安定で取り扱いやすく合成試薬として優れているが、そのホウ素ー炭素結合は化学的には不活性であることから遷移金属触媒による活性化が不可欠となる。本研究課題は、合成化学的利用が困難とされた2-ピリジンホウ素化合物類の利用を重要課題として、CーB結合の遷移金属触媒へのトランスメタル化を経由する有機合成反応の開発を計画した。新規な有機ホウ素化合物として有機トリオールボレート塩の創製、遷移金属触媒反応への利用を中心に研究した。1.有機トリオールボレート塩の合成法の開発メチルリチウムよりトランスメタル化を経てメチルトリオールボレートリチウム塩を新たに合成した。さらに既に合成しているリチウム塩の改良型である2ーピリジントリオールボレートテトラブチルアンモニウム塩類を対カチオンの交換により合成できた。2.有機トリールボレート塩の炭

素ー炭素結合形成反応の開発新たに合成したメチルトリオールボレートリチウム塩、2ーピリジントリオールボレートテトラブチルアンモニウム塩類を利用しクロスカップリング反応に用いた。メチルトリオールボレートはパラジウム/RuPhos触媒により広範な芳香族ヨウ化物、臭化物および塩化物等と反応することを見出した。また、2ーピリジントリオールボレートテトラブチルアンモニウム塩類は、パラジウム/ジシクロへキシルリホスフィノプロパン触媒を用いることにより、リチウム塩では反応できなかった芳香族塩化物とのクロスカップリングが可能となった。当初の計画通りトリオールボレートの合成法の確立により、様々な種類の化合物を合成可能になった。特にヘテロ芳香族トリオールボレート塩は31種類を合成できた。これにより、ターゲット分子に応じたトリオールボレートを迅速に合成することにより、革新的な炭素-炭素結合形成反応の開発を遂行できた。24年度が最終年度であるため、記入しない。来年度最終年度を迎えるが、アルキル、アルケニル、アルキニル型のトリオールボレート塩を合成し、種々の炭素-炭素結合形成反応に利用する。特にメチル、トリフルオロメチル及び光学活性アルキルトリオールボレート塩の合成を行う。
乾田化水田土壌のグライ層の出現深度予測モデルの開発

本研究では、土地改良に伴う乾田化によるグライ層深度の低下を予測するモデルの開発を行い、作成した予測モデル用いて、福井県全域において新たな水田土壌図を試作した。グライ層深度の年平均低下速度は谷津田で0.28 cm、その他の低地で1.31 cmとなった。2000年時点でのグライ層出現深度の予測値をグライ層深度の年平均低下速度のみから算出した結果、その他の低地で過剰にグライ層出現深度を低く予測していることが明らかとなった。そこで、その予測誤差の空間依存性を解析して空間統計学的手法により評価するモデル(交雑クリギング法)の開発を行った。このモデルを用いて福井県の水田土壌図を作成したところ、グライ層が表層下30cm以内から現れる強グライ土が30%程度減少し、グライ層が表層下30cm80cmの間に現れるグライ土およびグライ層をもたない灰色低地土に変化していると予測した。水田土壌図は作物生産性・生態系サービス・環境持続性を評価するために必須な環境資源インベントリーであり、農業環境分野における重要な知的基盤である。水田土壌図が整備された70年代より土地改良等に伴う乾田化が進み、水田土壌の分類を決定付ける重要な特徴であるグライ層の深度が徐々に低下している。そこで正確な土壌分類を反映した水田土壌図を作成するため、グライ層深度の低下を予測するモデルの開発が急務である。本研究では、地理情報システム(GIS)上で統合した土地改良履歴や土壌特性値をパラメータとして、(1)土地改良に伴うグライ層の深度の変化を予測するモデルの開発、(2)上記予測モデル用いて新たな水田土壌図の作図を試みる。H22年度は本研究の研究対象地域として福井県全域および茨城県桜川市を選定した。福井県では約8,000地点で土壌断面調査が実施され、それら結果はデータベース化されている。この土壌断面データベースをH22年度に公開した2001年版農耕地土壌図に登録し、グライ層の出現深度の変動と土地改良履歴との関係性を解析した。また、桜川市では航空写真から作成された圃場図と2001年版農耕地土壌図を統合した。桜川市でブロック・ローテーションが行われている地域において、グライ層の出現深度に及ぼす作付履歴の影響を明らかにするため、現地調査によりグライ層の出現深度を測定した。なお、現地調査では詳細な位置情報が取得可能なDGPSを用いて行っているため、今後、グライ層の出現深度の時間変動と地形との関係性が明らかになると期待される。さらに、H22年度にはグライ層の出現深度を予測する際に重要であると考えられる環境因子のうち、土壌温度について空間解像度1kmでデータベースを整備し、「土壌情報閲覧システム」上で公開した。しかし、これまでの水田土壌図の更新は水田分布の変更のみを反映させただけであり、土壌分類の変化は反映されていない。H23年度は特にモデル作成のための統合型データベース(DB)の作成に注力した。統合型DBの作成茨城県、千葉県、新潟県および福井県において、昭和30年代に行われた土地改良施行地区土壌調査の成績書から水田土壌調査結果(約500地点)の断面記載および位置情報をDB化した。本DBにより土地改良前のグライ層の出現位置を推定することが可能となる。また、土壌環境基礎調査(定点調査)の結果から上記4県について、5年ごとのグライ層深度の変化、土地改良履歴、位置情報、土壌特性値情報をDB化した。本DBを今後解析することにより土地改良履歴などが及ぼすグライ層出現深度への影響を評価することが可能となる。しかし、グライ層深度の低下を予測するモデルの開発はされておらず、水田土壌図の更新は行われていない。

そこで本研究では、(1)土地改良に伴うグライ層の深度の変化を予測するモデルの開発、(2)上記予測モデル用いた新たな水田土壌図の作図を福井県において試みる。グライ層深度の変化を予測するモデルを構築するため、農林水産省が行った土壌環境基礎調査から、福井県のグライ土で5年毎に行われていた土壌断面調査(83地点)の結果を解析した。その結果、グライ層深度の平均低下速度は年間1.1cmであったが、暗渠排水や用排水分離の有無、土性区分および作物の作付体系との間に有意な関係性はなかった。そこで調査地点を谷津田とその他の低地に分けて解析した結果、グライ層深度の年平均低下速度は谷津田で0.28cm、他の低地で1.31cmとなり、谷津田で有意に低かった。この関係性を基に、福井県の水田土壌図が作成された1975年から20年間でのグライ層深度の変化を予測した。このグライ層深度予測の精度評価を行うため、1995年-2000年にかけて福井県が作成した土壌断面調査データベースを用いた(834地点)。その結果、グライ層深度の平均予測誤差は23cmとなり、グライ層の低下速度を過剰に速く推定していた。そこで予測誤差の空間依存性を解析して誤差分布図を作成して、グライ層深度予測図の補正を行ったところ、予測精度は40%程度上昇した。構築したモデルを用いて、福井県の新たな水田土壌図を作成した結果、グライ層が表層下30cm以内から現れる強グライ土が30%程度減少し、グライ層が表層下30cm80cmの間に現れるグライ土およびグライ層をもたない灰色低地土に変化していると予測した。東日本大震災が発生した時期に行っていた現地調査のうち、調査地点の正確な位置情報の取得(電子基準点からの補正情報)が困難となった。24年度が最終年度であるため、記入しない。調査地点の正確な位置情報(電子基準点からの補正情報)を調査時に取得できるように通信機器等を導入した。
開発福祉の理論と方法：制度の狭間での地域福祉と社会開発の融合に関する実践的研究

2018年度は、社会的排除を克服する都市部被差別地域、地域再生が課題となる被災地域や中山間・離島地域、コミュニティの再構築が課題である集住居住地域、そして、住民や地域の手によって制度ギャップを埋める多様な生活保障メカニズムが生成しつつある国外において、事例調査を兼ねたフィールドワークを実施した。その中で、多様な地域共生空間づくりや複合的な視点を持ち合わせ、多様な人々を包摂する多彩なプログラムづくり(箕面市北芝地区)、集落福祉や開発福祉の推進、地域資源を生かしたコミュニティの支え合いやその働きかけ(高知県土佐町、中土佐町、島根県海士町他)、地域支援企画員による地域支援(高知県)、被災地での地域再生(岩手県大槌町、宮城県女川町、福島県浪江町他)、団地再生に向けたコミュニティプレイスづくりと推進のための相互エンパワメントを意識したプラットフォーム化(知多市や名古屋市)、韓国・ソウル市での社会的企業や起業支援、コミュニティ組織化、スリランカでの女性組合による融資や共済事業他草の根セーフティネット等開発福祉を進めていく多彩な仕組みを広範に見出した。また、個別テーマとしても、女性銀行を含めたマイクロ金融や保険、コミュニティベースでの基金等地域で互いに支え合う仕組みについて詳細な検討を行った。安定した制度的環境であっても生じる制度の狭間の問題、一律的な制度運用に困難をきたし制度が届きにくい被災地域や山間地域、そもそも制度が脆弱な環境下である地域等では、住民や地域の手によって生み出されてきた多様な生活保障メカニズムとそれを支える仕組みが必要とされており、開発福祉の生成プロセス及びそれに対する支援アプローチの一定の理論化に向け研究会等で議論を行った。研究成果は、学会発表、論文化やニューズレターの発行、大学院での履修証明プログラムへの反映等で発信した。本研究において、「開発福祉」とは、制度の狭間にある人も含め地域で生活を互いに支え合うメカニズムを住民自らがつくり出すプロセスであり、同時にそれは、地域の中で人びとの関係を再生させることを通じて、市場から排除されがちな人にも地域の社会参加の機会を広げ、人びとの生活が経済的にも開かれていくプロセスである。さらに、それらを促進するための支援アプローチをも指す。制度外環境等で住民や地域の手によって生み出されてきた多様な生活保障メカニズムがどのように生成してきたのか、国内外のフィールドワークを通して実践事例を整理し、研究会での検討等を通じて一定の理論化と支援方法のモデル化を行うことを目指している。2018年度は、地域再生が課題となる中山間地域や被災地域、社会的排除を克服する被差別地域、コミュニティの再構築が課題である集住居住地域、さらに、制度ギャップを埋める貧困コミュニティの動きが台頭するアジア諸国等でフィールドワークを実施し、どのように開発福祉が生成したのかを事例研究を行ってきた。また、研究会等を通して研究メンバー間で適宜情報共有を行い、事例研究を踏まえて、いくつかの大事な論点を見出し、理論化に向けて多様な視点から議論を行なった。そして、開発福祉の推進に向けた支援方策のあり方を検討してきた。加えて、新たな研究パートナーとしての海士町地域づくりチームとの相互に学び合う機会を設定し、新たな視点を獲得してきた。また、関連学会や研究会への参加を通して、最新の有益な情報を入手すると同時に、参加者と議論することを通じて、これまでの学びを相対化させてきた。このように、研究者・実践者の相互の学び合いを通じて、メンバー間で理論化に向けた事例や視点を共有してきた。以上を踏まえ、現在までの進捗状況としては、おおむね順調に進展していると考える。本研究では、国内外の多様なフィールドにおける制度外環境等で住民や地域の手によって生み出されてきた多様な生活保障メカニズムがどのように生成してきたのか、実践事例を整理し、フィールドワークと研究会等での検討を通じて、実践事例に通底するメカニズムと支援方法を描き出し、一定の理論化とモデル化を行うことを目指している。2018年度の研究を通じ、実践事例の整理や枠組みの構築を含めた一定の理論化を行ってきたが、今後は、引き続き、国内フィールドワーク(地域福祉・集落福祉領域:高知県土佐町・中土佐町他、コミュニティマネジメント領域:大阪府箕面市北芝地区、愛知県名古屋市・知多市UR都市機構団地、災害復興領域:岩手県大槌町・宮城県女川町・福島県浪江町・熊本県西原村)及び海外フィールドワーク(韓国・スリランカ)の実施を通じて、実践事例をさらに精査していく。また、定期的なテーマ別全体研究会や国内外のフィールドでの調査・研究会を開催していくことで、開発福祉の生成プロセス、そのメカニズム及び支援アプローチの理論化に向けて詳細な検討を進めていく。なお、研究者・実践者の共同研究体制のみならず、フィールド拠点相互の交流を図っていくことで、相互の学び合いとそのインタクラクションによる創発を意識した研究を進めていく。

その中で、多様な地域共生空間づくりや複合的な視点を持ち合わせ、多様な人々を包摂する多彩なプログラムづくり(箕面市北芝地区)、集落福祉や開発福祉の推進、地域資源を生かしたコミュニティの支え合いやその働きかけ(高知県土佐町、中土佐町、島根県海士町他)、地域支援企画員による地域支援(高知県)、被災地での地域再生(岩手県大槌町、宮城県女川町、福島県浪江町他)、団地再生に向けたコミュニティプレイスづくりと推進のための相互エンパワメントを意識したプラットフォーム化(知多市や名古屋市)、韓国・ソウル市での社会的企業や起業支援、コミュニティ組織化、スリランカでの女性組合による融資や共済事業他草の根セーフティネット等開発福祉を進めていく多彩な仕組みを広範に見出した。また、個別テーマとしても、女性銀行を含めたマイクロ金融や保険、コミュニティベースでの基金等地域で互いに支え合う仕組みについて詳細な検討を行った。安定した制度的環境であっても生じる制度の狭間の問題、一律的な制度運用に困難をきたし制度が届きにくい被災地域や山間地域、そもそも制度が脆弱な環境下である地域等では、住民や地域の手によって生み出されてきた多様な生活保障メカニズムとそれを支える仕組みが必要とされており、開発福祉の生成プロセス及びそれに対する支援アプローチの一定の理論化に向け研究会等で議論を行った。研究成果は、学会発表、論文化やニューズレターの発行、大学院での履修証明プログラムへの反映等で発信した。本研究において、「開発福祉」とは、制度の狭間にある人も含め地域で生活を互いに支え合うメカニズムを住民自らがつくり出すプロセスであり、同時にそれは、地域の中で人びとの関係を再生させることを通じて、市場から排除されがちな人にも地域の社会参加の機会を広げ、人びとの生活が経済的にも開かれていくプロセスである。さらに、それらを促進するための支援アプローチをも指す。制度外環境等で住民や地域の手によって生み出されてきた多様な生活保障メカニズムがどのように生成してきたのか、国内外のフィールドワークを通して実践事例を整理し、研究会での検討等を通じて一定の理論化と支援方法のモデル化を行うことを目指している。2018年度は、地域再生が課題となる中山間地域や被災地域、社会的排除を克服する被差別地域、コミュニティの再構築が課題である集住居住地域、さらに、制度ギャップを埋める貧困コミュニティの動きが台頭するアジア諸国等でフィールドワークを実施し、どのように開発福祉が生成したのかを事例研究を行ってきた。また、研究会等を通して研究メンバー間で適宜情報共有を行い、事例研究を踏まえて、いくつかの大事な論点を見出し、理論化に向けて多様な視点から議論を行なった。そして、開発福祉の推進に向けた支援方策のあり方を検討してきた。加えて、新たな研究パートナーとしての海士町地域づくりチームとの相互に学び合う機会を設定し、新たな視点を獲得してきた。また、関連学会や研究会への参加を通して、最新の有益な情報を入手すると同時に、参加者と議論することを通じて、これまでの学びを相対化させてきた。このように、研究者・実践者の相互の学び合いを通じて、メンバー間で理論化に向けた事例や視点を共有してきた。以上を踏まえ、現在までの進捗状況としては、おおむね順調に進展していると考える。本研究では、国内外の多様なフィールドにおける制度外環境等で住民や地域の手によって生み出されてきた多様な生活保障メカニズムがどのように生成してきたのか、実践事例を整理し、フィールドワークと研究会等での検討を通じて、実践事例に通底するメカニズムと支援方法を描き出し、一定の理論化とモデル化を行うことを目指している。
α鉄中のボロンの存在状態と拡散：第一原理計算と実験の統合によるアプローチ

第一原理計算によって,α鉄中に侵入型に固溶したB原子の応力誘起再配向による擬弾性緩和の単位濃度あたりの緩和強度はC原子とほぼ等しいこと,緩和の活性化エネルギーはC原子よりやや小さく0.67 eVであることを明らかにした.イオンチャネリング実験では,鉄の粗大粒試料でチャネリング現象を観測し,Fe-B希薄合金中のBが(p, α)核反応で検知できることを確かめた.拡散実験では二次イオン質量分析でBの濃度分布を測定する技術をほぼ確立できた.しかしこれらの実験の目的はまだ達成していない.力学緩和実験ではFe-B希薄合金で擬弾性緩和現象を観測したが,スヌーク緩和であるか否かは明確でない.1. Fe-B超希薄合金の作製:計画しているほとんどの実験に必要になる、B濃度が50 mol ppm程度のFe-B合金を、純鉄とFe2B化合物を出発材料としてアルゴンアーク溶解を繰り返すことによって作製した。100 molppm程度になると23割ほどB濃度が低めの組成になることがわかった。それを補うように素材を調合すれば目的組成の超希薄合金を作製できる。2. Bの固溶形態の解明:イオンチャネリング実験に用いる単結晶あるいは粗大粒結晶(粒径5 mm以上)の育成を、ひずみ焼鈍法によって純鉄Fe-B希薄合金の板状試料(1 mm x 5 mm x 50 mm)を用いて試みた。純鉄では粗大粒結晶はできにくかった。B濃度10 ppm程度の合金ではいくつか粒径5 mm程度あるいはそれ以上の大きさの粗大粒結晶が得られた。板面の法線の方位は<112>に近いものが多かった。チャネリング実験には板面法線が低指数の結晶方向にほぼ平行な試料が複数(異なる方位のもの)が必要となるので、引き続き粗大粒育成を試みなければならない。これまでに得られた粗大粒試料でチャネリング実験が可能か否かを調べるため、東北大学金属材料研究所に設置されているイオンビーム分析装置で予備実験をおこなう予定である。3. Bの固溶限の決定:得られた超希薄合金の熱分析をおこなう計画であったが、まだ実施できていない。4. Bの長距離拡散係数測定の予備実験:大阪大学に設置されている二次イオン質量分析(SIMS)装置で、標準試料を用いてBの定量の予備実験をおこなった。10 mol ppm程度の低い濃度では濃度と検出信号強度によい直線関係は得られず、今後試料の調整方法と分析方法を詳しく検討しなければならない。Bの固溶形態の解明(1):イオンチャネリング実験によって結晶内の占有位置を決定するための二つの予備実験を、永田晋二氏(東北大学金属材料研究所准教授、連携研究者)の協力を得て、同研究所に設置されているイオンビーム分析装置を用いておこなった。第一に、B濃度が0, 26, 88 ppmのFe-B希薄合金多結晶試料を用いて微量のBをプロトンビームによる核反応分析で定量的に分析できるか否かを調べた。検出器の位置を調整することにより、11B (p, α) 8Be核反応で生じるα粒子を検出できた。その収量(積分値)は試料のB濃度にほぼ比例しており、この条件で定量分析ができることが確かめられた。第二に、ひずみ焼鈍法で結晶粒を粗大化させて得た1 x 5 x 5 mmのほぼ単結晶とみなせるFe-26 ppm B合金試料を用いて、Bの溶体化処理はおこなわずにチャネリング実験を試みた。試料の取り付け角度を調整して<110>と<111>方向からビームを入射させて軸チャネリング実験をおこなったところ、いずれにおいてもFe原子による後方散乱収量は入射角(チャネリング条件からの傾角)に対しdip状の依存性を示した。次の課題はFe-B希薄合金試料を高温で溶体化したのち急冷して過飽和固溶状態を凍結することである。Bの固溶形態の解明(2) :第一原理計算によってBの固溶状態を理論的に予測し、それを実験で実証するにあたって鍵となる性質を理論的に計算する方法を検討した。溶解エンタルピーの計算においてスーパーセル法で避けられない鏡像との弾性相互作用エネルギーを補正して、Bの溶解エンタルピーを正確に計算する方法を確立した。置換型に固溶する場合の母相の収縮量、侵入型に固溶する場合の膨張量と一軸ひずみの大きさも計算できた。当初の計画ではチャネリング実験は第2年度までに終える予定であったが、初年度のチャネリング実験の準備(試料作製)の遅れを取り戻すには至っていない。SIMSによる長距離拡散の実験は人的資源が不足して予備実験しかできておらず、力学緩和実験による短範囲拡散の実験はBを過飽和固溶状態とする方法が確立できていないため、拡散実験は見るべき進展がなかった。いっぽう第3年度から予定していた理論計算は、東北大学金属材料研究所計算材料学センターの計算機を共同利用研究で利用して先行して開始し、一定の結果を得た。(a) Bの固溶形態の解明:第2年度に東北大学の設備を用いておこなったイオンチャネリングの予備実験では,Fe-B希薄合金の粗大結晶粒試料で核反応11B (p, α)8Beによってppmオーダーの低濃度のBが検出でき,Feのラザフォード後方散乱でいくつかの結晶軸方向でチャネリングによって収量のディップ曲線が得られた.

これらをふまえて第3年度はFe-B合金を過飽和固溶体としてBの存在サイトを決定することを目指した.この実験にはまずBを固溶状態にして,さらにチャネリング実験中にその状態に保たなければならない.過飽和固溶状態は既存設備の縦型炉を用いて溶体化して急冷すれば実現できるはずだが,試料に不純物としてNが含まれているとBと化合物BNが形成されてしまうため,Bを固溶状態にするにはNの濃度を低減しなければならない.湿水素焼鈍によってN濃度を十分に低減できるか試してているが,処方は確立できていない.理論研究は第2年度までにほぼ終えており,置換型固溶が八面体位置への侵入型固溶よりもわずかに安定であることを論文発表した.(b) Bの固溶限の決定:上と同じくBN形成の問題を解決しなければならず,進展していない.(c-1)長距離拡散の測定:ひずみ時効法によって粗大粒とした純鉄多結晶を用い,拡散源として純ボロンあるいはFe-B合金を高周波スパッタ法または真空蒸着法によって表面に堆積させて,適当な温度・時間熱処理してBを鉄基板中へ拡散侵入させた.大阪大学に設置されている二次イオン質量分析装置(SIMS)を用いて拡散プロファイルを得ることができた.今後,データの精度と再現性を確かめ,解析方法を確立する.(c-2)短距離拡散の測定: Bを過飽和固溶状態にしてスヌーク緩和の有無を調べる実験を計画しているが,ここでも不純物として含まれるN濃度を低減することが必要で,進んでいない.試料には不純物としてCやNが数十ppm(Bと同程度の濃度)含まれているが,Nの濃度とBの濃度の積がα鉄中の溶解度積を超えるとBNが存在する.Nの定量と低減が必要だが,そのどちらも試行錯誤中で,計画した実験に適した試料を作製するための処方が確立できていない.(a) Bの固溶形態の解明:イオンチャネリング実験によりα鉄中に固溶したBの存在位置を決定する試みを,京都大学工学研究科附属量子理工学教育研究センターのマイクロビーム装置を用いて再開した.B濃度(モル分率)が26と88 ppmの粗大結晶粒試料で予備実験をおこない(p, α)核反応により発生するα粒子を検出できたが,そののちBを固溶状態に保った単結晶試料の作製が難航しチャネリング実験に至らなかった.今後継続して試みる.侵入型に固溶している場合に期待される応力誘起再配向による擬弾性緩和の有無を調べる実験では,B濃度が50および80 ppm程度のFe-B希薄合金試料を湿水素焼鈍処理することによって,不純物として含まれていたCおよびNの濃度低減に成功した.B濃度80 ppmの試料を1150 Kで溶体化して動的弾性率を測定したところ,振動数1 Hzで200 Kに緩和型の力学損失ピークが観測された.今後,その再現性を確かめる.(b) Bの固溶限の再検討:上述のFe-B希薄合金試料を1150 Kで溶体化して急冷しても電気抵抗率には有意な差は認められず,電気抵抗測定では精度の点から固溶限を決定することは難しいようである.他方,純鉄表面にFe-B合金層を真空蒸着して熱処理しBの拡散侵入をSIMS(二次イオン質量分析)で測定する実験では,種々の技術的工夫によってBの濃度分布を得られる目処が立ち,今後実験を進めて固溶限と拡散係数を求めることができる可能性が見えてきた.(c1)