hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
古生代末期大量絶滅後の海洋底生動物群集の回復と放散現象

東アジアにおける三畳紀二枚貝化石の種構成や生存期間を明らかにし,古生代末期大量絶滅後の二枚貝化石群集の回復から放散過程を明らかにすることが研究の目的である.本年度は北ベトナムのランソン省に分布するAn Chau堆積盆地で主な調査を実施した.中でも下部三畳系インデュアン階のLang Son層とオレネキアン階のBac Thuy層,および中部三畳系アニシアン階ラディニアン階のNa Huat層では,層序学的な調査に加えて,堆積学的なデータの採取や化石の採集をおこなった.その結果インデュアン階からオレネキアン階の下部では,Claraiaを主体とする二枚貝化石群が識別され,これらの化石群は少なくとも100万年以上に渡って表生種のみで群集構成を維持していたことが明らかになった.またこのような群集構成は,外浜外側陸棚あるいは海盆にかけて広域的に認められた.一方で中部三畳系アニシアン階の上部では,CostatoriaやTrigonodusなどの内生種を主体とする化石群集が識別でき,様々な種からなるCostatoriaが内側陸棚や外側陸棚あるいは炭酸塩プラットフォームで確認できた.これは二枚貝の種数が前期三畳紀と比べて著しく増加していることやCostatoriaの多様性が増していたことを表しており,二枚貝化石群集の回復から放散が,おそらくオレネキアン期からアニシアン期中期に生じていたことを示すだろう.なお,オレネキアン期には,ClaraiaかPosidoniaあるいは多様性の低いCostatoriaを主体とする二枚貝化石群集が認められた.論文や学会による研究成果の公表については,概ね目的を達成することが出来たが,中国やベトナム以外の地域との比較については,課題が残されたため,今後も研究を継続し,平成20年度中に新たに論文を執筆することを目標とする.東アジアにおける三畳紀二枚貝化石の種構成や生存期間を明らかにする目的で東北日本やベトナムの下部三畳系で調査を行った.このうち北部ベトナムには,P-T境界の国際模式層序地点である南中国(媒山)の二畳系下部三畳系が連続して露出しているが,その地質や産出化石の詳細については,これまで全く知られていなかった.また,東北日本の三畳系から産する二枚貝化石については,ロシアとの共通性が指摘されていたが,化石の構成や優先種以外の産出報告がなかった,そこで本年度は,調査地域を宮城県北東部に露出する平磯層と北部ベトナムのホアビン省などに分布するホアタット層(Hua Tat Fm.)とパックホン層(Pa Khom Fm.),ランソン省に露出するランソン層(Lang Son Fm.)に限定して,これらの模式地と二枚貝化石を多産する連続セクションでデータを収集した.平磯層では,波浪卓越型の外浜から陸棚環境を示す砕屑成堆積物からEumorphotis iwanowiやEntolium ussuricusを採集し,従来までの報告どおり,ロシアの沿海州から産出する種と共通するものが多いことを確認した.これに対して北部ベトナム産の二枚貝化石は,中国南部やマレーシア北部と共通する種が多く,Claraiaなどで特徴づけられる南方系(テチス系)のグループからなっている.特に下部パックホン層や最上部ランソン層の外浜堆積物からは,マレーシアの下部三畳系(Olenekian)で多産するClaraia intermedia multistriataが認められ,下部ランソン層では,アジア地域に特徴的なC.concentricaや世界各地の下部三畳系(Induan)から産するC.auritaやC.stacheiが確認された.なお,これらの成果は,現在Paleontological Researchに投稿中である.本年度の研究は,北部ベトナムや国内における下部三畳系の地質調査と学会および学術雑誌での成果報告が主な内容である.北部ベトナムの調査は,ハーザン省とランソン省に露出する下部三畳系の層序,古生物および堆積学的な研究を目的とし,両地域における下部三畳系の堆積環境を復元して,Claraia, Eumorphotisなどの二枚貝化石を採集した.さらに,これらの化石を研究室でクリーニングした上で種の同定を行い,ホンアイ層(Hong Ngai Fm. )下部の二枚貝生層序と化石群集を明らかにした.また,ランソン層についても同様の研究を行い,100km以上離れた地域の対比に成功し,堆積環境や化石群集の構成を比較した.なお,この結果によって,昨年度調査を行った南中国の国際模式層序断面地点(GSSP)の下部三畳系と北ベトナムの三畳系を比較することが可能になっただけでなく,GSSPでは露出していない浅海相や下部三畳系の上部を確認することができた.

学会発表は,日本古生物学会(島根)と日本地質学会(高知)で行い,古生物学会では中国南部のGSSPとその周辺で得られた古生物学および堆積学的な成果に加えて,北部ベトナムのハーザン省の調査結果を公表し,地質学会では,これらの成果にベトナムのランソン省のデータを加えて,化石群集の比較や二枚貝を用いた生層序について報告した.また,昨年度,Paleo. Res.に投稿した北ベトナムの三畳紀二枚貝化石群集の構成と東南アジアにおける国際対比についての論文が受理され,さらに本年度,地学雑誌に投稿した論文が12月に掲載された.なお,現在は,学会で発表した研究成果をPalaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeoecol.に投稿中であり,この成果に本年度の調査データを加えた研究結果を来年度の5月にアメリカで開催されるIGCP467で公表する予定である東アジアにおける三畳紀二枚貝化石の種構成や生存期間を明らかにし,古生代末期大量絶滅後の二枚貝化石群集の回復から放散過程を明らかにすることが研究の目的である.本年度は北ベトナムのランソン省に分布するAn Chau堆積盆地で主な調査を実施した.中でも下部三畳系インデュアン階のLang Son層とオレネキアン階のBac Thuy層,および中部三畳系アニシアン階ラディニアン階のNa Huat層では,層序学的な調査に加えて,堆積学的なデータの採取や化石の採集をおこなった.その結果インデュアン階からオレネキアン階の下部では,Claraiaを主体とする二枚貝化石群が識別され,これらの化石群は少なくとも100万年以上に渡って表生種のみで群集構成を維持していたことが明らかになった.またこのような群集構成は,外浜外側陸棚あるいは海盆にかけて広域的に認められた.一方で中部三畳系アニシアン階の上部では,CostatoriaやTrigonodusなどの内生種を主体とする化石群集が識別でき,様々な種からなるCostatoriaが内側陸棚や外側陸棚あるいは炭酸塩プラットフォームで確認できた.これは二枚貝の種数が前期三畳紀と比べて著しく増加していることやCostatoriaの多様性が増していたことを表しており,二枚貝化石群集の回復から放散が,おそらくオレネキアン期からアニシアン期中期に生じていたことを示すだろう.なお,オレネキアン期には,ClaraiaかPosidoniaあるいは多様性の低いCostatoriaを主体とする二枚貝化石群集が認められた.論文や学会による研究成果の公表については,概ね目的を達成することが出来たが,中国やベトナム以外の地域との比較については,課題が残されたため,今後も研究を継続し,平成20年度中に新たに論文を執筆することを目標とする.
流通チャネル間競争の経済分析:垂直的取引関係および過剰参入問題を中心に

本年度は、昨年度作成した修士論文「チャネル間競争下の過剰参入」の改訂作業に従事した。まず修士論文を海外学術誌に投稿するため、論文を英語に翻訳した。2007年8月時点ではまだ英文校正を行っていないため論文を投稿する段階には至っていないが、近日中に英語版の論文を完成させて投稿する予定である。また、英語への翻訳作業と並行して、修士論文のモデルをより一般化した拡張モデルを考案した。その具体的な内容としては、修士論文ではモデル分析において、生産者が小売業者に財を出荷する際に二部料金設定(非線形価格設定)が可能であると仮定していた。すなわち、生産者が出荷価格のみならず、固定的なフランチャイズ料を小売業者から徴収できる状況を想定していた。そこで、生産者がそのような二部料金設定を行わない状況についてもモデル分析を試みた。さらに、修士論文では社会的に最適な企業数の定義としては次善(second-best)の解のみに限定して、市場均衡(自由参入均衡)の参入企業数との比較を行った。すなわち、政府は参入する生産者の数のみを操作すると仮定した。しかしながら、政府の規制のあり方として、生産者の数のみならず、各生産者が設立する小売業者の数も政府が制限するということも考えられる。あるいは、生産者の参入行動は市場に委ねつつ、政府は彼らが設立する小売業者数のみを規制するという状況も現実にはありうるだろう。そこで修士論文のモデルをもとにして、以上のような政府の規制政策のもとでの生産者と小売業者の行動をモデル化し、自由参入均衡における企業数と、社会的に最適な企業数を比較することを試みた。2007年8月時点ではMathematicaなどの計算ソフトも用いてモデル分析を行っている最中で、論文として分析結果をまとめる段階には至っていないが、なるべく早く論文を作成して学会や研究会で発表したいと考えている。
運動不足による筋量減少の分子機構:筋量決定サイトカインの新規活性化酵素の発見

運動不足による筋量減少には、筋量決定サイトカイン(ミオスタチン)分子の酵素(プロテアーゼ)による活性化が必須と考えられている。このミオスタチン活性化酵素として、新規酵素(MSPL)を発見した。本研究では、MSPLの機能を詳細に解析することで、筋量減少の分子メカニズム解明を目指した。培養細胞株を用いた実験では、ミオスタチン活性の制御はMSPL活性で制御しうることを証明した。MSPL遺伝子欠損マウスを用いた実験では、当初、筋萎縮に抵抗性を示すと考えたが、筋湿重量の変化では、野生型マウスに比べ有意な差は見られなかった。現在、個体数を増やして再現性を確認するとともに、ミオスタチンタンパク質の発現変化と活性化状態の解析を続けている。運動不足による筋量減少には、筋量決定サイトカイン(ミオスタチン)分子の活性化が必須と考えられている。このミオスタチンは細胞膜上でプロテアーゼによる活性化を受け、自己または周囲の細胞に作用し筋管形成を阻害する。そこで筋細胞膜局在のプロテアーゼに着目しプロテオミクス解析したところ、新規活性化酵素(MSPL)を発見した。本研究では、この膜結合型セリンプロテアーゼ(MSPL)の機能を詳細に解析することで、筋量減少の分子メカニズムの全容解明に迫る。具体的には、1)MSPLおよびミオスタチン安定発現細胞株を用い、機械的ストレスに対する応答性の変化を、MSPL活性や発現量および活性型ミオスタチン量を指標に解析する。2)筋活動によりMSPLと細胞外マトリックス間に生み出される「ずり応力」と活性型MSPL量の変化を構造変化とともに明らかにする。3)MSPLノックアウトマウスが筋萎縮に抵抗性を示すことを実証する。本年度は、培養細胞レベルでの機能解析を主に行った。野生株を比較対照に、MSPL安定発現細胞株を模擬微重力環境で培養し、Processingされたミオスタチン量を検討するとともに、細胞の増殖様式の変化を評価した。同時に、分化誘導しても野生株に比べほとんど分化しないミオスタチン安定発現細胞株を模擬微重力環境に暴露し、重力ストレスによって変化した活性型MSPL量の変化がミオスタチンのProcessingにどの様な影響を与えるのかを検討した。結果、重力変動によって変化したMSPL活性に依存してProcessingされたミオスタチン量が変化し、ミオスタチン活性の制御はMSPL活性の阻害で制御しうることが明らかとなった。現在は、安定発現細胞株を用いてMSPL活性阻害剤の効果も評価し、より特異的性の高い阻害剤を検索するとともに、RNA interference(RNAi)法によるMSPL遺伝子のノックダウンが、細胞増殖・分化様式に与える影響(機械的ストレス抵抗性)も安定発現細胞株を用いて評価している。また、MSPLの構造解析ならびにノックアウトマウスを用いた解析も準備を進めている。本年度は、昨年度に引き続き培養細胞レベルでの機能解析を主に行った。野生株を比較対照に、MSPL安定発現細胞株を模擬微重力環境で培養し、重力ストレスによって変化した活性型MSPL量の変化に依存し、Processingされたミオスタチン量が変化し、細胞の分化様式に影響を与えることを明らかにした。すなわち、ミオスタチン活性の制御はMSPL活性の阻害で制御しうることを証明した。現在は、安定発現細胞株を用いてMSPL活性阻害剤の効果を評価中であり、より特異的性の高い阻害剤の同定を試みている。さらに、RNA interference (RNAi)法によるMSPL遺伝子のノックダウンが、細胞増殖・分化様式に与える影響(機械的ストレス抵抗性)も安定発現細胞株を用いて評価している。また、MSPLの構造解析ならびにノックアウトマウスを用いた解析も現在進行中である。

そこで筋細胞膜局在のプロテアーゼに着目しプロテオミクス解析したところ、新規活性化酵素(MSPL)を発見した。本研究では、このMSPLの機能を詳細に解析することで、筋量減少の分子メカニズムの全容解明に迫る。具体的には、1)MSPLおよびミオスタチン安定発現細胞株を用い、機械的ストレスに対する応答性の変化を、MSPL活性や発現量および活性型ミオスタチン量を指標に解析する。2)MSPLノックアウトマウス(KOマウス)が筋萎縮に抵抗性を示すことを実証する。本年度は、昨年度に引き続き培養細胞レベルでの機能解析を行うとともに、MSPL-KOマウスを用いた解析に取り組んだ。ミオスタチン安定発現細胞株を用いた解析では、MSPL活性阻害剤の効果を評価した。ミオスタチン安定発現細胞株は分化誘導に応じず、分化抑制が認められたが、MSPL活性の阻害により一部分化抑制の解除が認められた。つまり、ミオスタチンの活性制御はMSPL活性の阻害で制御しうることを証明した。KOマウスを用いた解析では、マウスを坐骨神経切除術に供し、模擬微小重力環境を後肢筋で再現した。その際、骨格筋組織の応答性(筋湿重量の変化)やミオスタチンタンパク質の発現変動を経時的に評価した。当初、MSPL-KOマウスではミオスタチンの活性化が起こらず、筋萎縮に抵抗性を示すと考えたが、筋湿重量の変化では、野生型マウスと比べ有意な差は見られなかった。しかしながら、検討個体数はわずかに各経過日で1匹であり、今後個体数を増やして再現性を確認する予定である。また、ミオスタチンタンパク質の発現変化と活性化状態に関しては、現在解析中である。
異常高原子価鉄イオンが示す触媒機能の解明・開拓

本研究では超高圧合成法(10万気圧以上・1000°C程度の超高圧・高温条件での物質合成法)を用いて得られる異常高原子価イオン(Fe4+など)を含有する遷移金属酸化物を主要なターゲットとした触媒メカニズムの解明と新しい触媒機能の開拓を目標とした。最終年度における主な成果は以下の3点である。(1)四重ペロブスカイト酸化物CaCu3B4O12 (B: 3dブロック遷移金属)を系統的に合成・評価し、同一のBサイト金属元素から構成される単純ペロブスカイト酸化物CaBO3と比較して、酸素発生触媒活性が一様に向上することが分かった。第一原理計算によって得られた電荷移動エネルギーを記述子とすることで、触媒活性を整理できることが分かった。(2)様々なBサイト金属元素を含むABO3型単純ペロブスカイト酸化物を対象として、酸素発生触媒活性の系統的な評価を実施した。Fe4+やCo4+などの異常高原子価イオンを含む酸化物において高い活性を示すことが分かり、四重ペロブスカイト触媒と同様に電荷移動エネルギーを記述子とした触媒活性の整理が有効であることが分かった。(3)水電解における酸素発生反応の対極反応である水素発生反応に対する触媒活性をABO3型単純ペロブスカイト酸化物を対象として系統的な評価を行った。異常高原子価Co4+イオンからなるCaCoO3が最大の触媒活性を示すことが明らかとなり、酸素発生触媒活性と相関が強いことが分かった。上記のうち(1)(2)は原著論文として発表した。(3)については論文投稿準備中である。今後は、水素・酸素発生触媒活性の相関に着目した新規材料の探索や、記述子の探索・検証を進めて行く予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では超高圧合成法(10万気圧以上・千°C程度の超高圧・高温条件での物質合成法)を用いて得られる異常高原子価イオン(Fe4+など)を含有する遷移金属酸化物を主要なターゲットとした触媒メカニズムの解明と新しい触媒機能の開拓を目標としている。代表者らが2015年に報告した高活性・高耐久性酸素発生触媒CaCu3Fe4O12 (CCFO)とその関連物質を対象に、構造・電子状態と活性の相関解明と新しい触媒機能の探索を重点的に行った。(1) CCFOと同じ結晶構造(四重ペロブスカイト型構造)を有するマンガン酸化物AMn7O12 (A = Ca, La)と対応する単純ペロブスカイト酸化物AMnO3の触媒活性を比較し、AMn7O12が酸素発生・還元反応に活性を持つbifunctional catalystであることを見出した。さらに、隣接Mn-Mn距離に着目した構造・活性の相関を明らかにした。(2)代表的な高難度反応であるメタン・メタノール直接変換反応におけるFe4+酸化物の触媒活性を調べ、CCFO触媒を使用した場合に有意なメタノールの生成を確認した。関連化合物ではメタノール生成が確認されなかったので、構造・電子状態を詳細に調べることで触媒活性の起源を明らかにすることができる可能性がある。(3)異常高原子価イオンを含む種々の単純ペロブスカイトの酸素発生触媒活性と、第一原理計算で得られた電子状態の相関について検討を行った。先行研究で提案された触媒活性の指標である遷移金属イオンのeg電子数や酸素2pバンド中心準位では本研究で得られた触媒活性データを上手く説明することができなかったため、回帰分析などにより検討することで、新しい指標を得る見込みである。隣接金属原子間距離に着目した触媒活性の整理によって、四重ペロブスカイト型酸化物に特有の構造・活性について議論を行い、原著論文として発表することができた。また、新たに開拓するメタン反応触媒についても、CCFOが有効に作用することを見出したことで、今後の研究方針が確立した。主要な実績は以下の3点である。(1)前年度に論文発表した四重ペロブスカイト型マンガン酸化物AMn7O12 (A = Ca, La)の酸素発生・還元二機能性触媒について、第一原理電子状態計算に基づきメカニズムの検討を行った。スラブモデルを用いて表面吸着状態を詳しく調べたところ、四重ペロブスカイト酸化物表面において配位不飽和・配位飽和の2サイトにブリッジ吸着するモデルが存在することが分かった。酸素発生理論過電圧も単純ペロブスカイト酸化物と比較して有意に小さくなっており、四重ペロブスカイト酸化物の構造に由来した酸素発生触媒活性の向上について理解できた。(2) Bサイトイオンの種類が異なる一連の四重ペロブスカイト酸化物と単純ペロブスカイト酸化物に対して、酸素発生・還元触媒活性の系統的な比較を実施した。酸素発生触媒活性については四重ペロブスカイト酸化物で一様に向上が見られた一方、酸素還元触媒活性についてはほとんど変化しなかった。バルク電子状態計算に基づく検証を合わせて実施し、電荷移動エネルギーによって活性の変化・差を説明できることが分かった。(3)電子状態と酸素発生触媒活性との相関を明らかにするため、単純ペロブスカイト酸化物を対象に系統的な試料合成と評価を行った。

Fe, Coなどの周期表の右側の3d遷移金属元素では、触媒活性に対して大きな価数依存性が観測された一方、周期表の左側の元素については明確な価数依存性は観測されなかった。今後、第一原理計算を用いて理論的な検証を進める予定である。四重ペロブスカイトにおける酸素発生触媒活性の向上について、実験・理論の両面から理解が進んだ。四重・単純ペロブスカイトを対象とした系統的な実験とバルク電子状態計算により、酸素発生触媒活性の向上がBサイト元素によらず一様に起こることが分かった。表面電子状態計算により、新しい触媒作用メカニズムが明らかとなった。これらの成果は、発見間もない四重ペロブスカイト酸化物触媒の学理を大きく進展させた。一方でメタン反応触媒については、実験条件の最適化に困難が生じ、定量的なデータに基づく議論には至っていない。本研究では超高圧合成法(10万気圧以上・1000°C程度の超高圧・高温条件での物質合成法)を用いて得られる異常高原子価イオン(Fe4+など)を含有する遷移金属酸化物を主要なターゲットとした触媒メカニズムの解明と新しい触媒機能の開拓を目標とした。最終年度における主な成果は以下の3点である。(1)四重ペロブスカイト酸化物CaCu3B4O12 (B: 3dブロック遷移金属)を系統的に合成・評価し、同一のBサイト金属元素から構成される単純ペロブスカイト酸化物CaBO3と比較して、酸素発生触媒活性が一様に向上することが分かった。第一原理計算によって得られた電荷移動エネルギーを記述子とすることで、触媒活性を整理できることが分かった。(2)様々なBサイト金属元素を含むABO3型単純ペロブスカイト酸化物を対象として、酸素発生触媒活性の系統的な評価を実施した。Fe4+やCo4+などの異常高原子価イオンを含む酸化物において高い活性を示すことが分かり、四重ペロブスカイト触媒と同様に電荷移動エネルギーを記述子とした触媒活性の整理が有効であることが分かった。(3)水電解における酸素発生反応の対極反応である水素発生反応に対する触媒活性をABO3型単純ペロブスカイト酸化物を対象として系統的な評価を行った。異常高原子価Co4+イオンからなるCaCoO3が最大の触媒活性を示すことが明らかとなり、酸素発生触媒活性と相関が強いことが分かった。上記のうち(1)(2)は原著論文として発表した。(3)については論文投稿準備中である。今後は、水素・酸素発生触媒活性の相関に着目した新規材料の探索や、記述子の探索・検証を進めて行く予定である。触媒機能の解明については、本年度に提案した隣接金属原子間距離に着目した酸素発生触媒活性の大小について対象とする系を広げて検討を行い、普遍性があるのかどうか、配位環境など別の要因に起因するかどうか等、構造・活性の相関を詳細に調べる。さらに第一原理計算で得られる一連の化合物の電子状態に基づき検討を行い、電子状態・活性の相関についての知見を得る。メタン反応触媒については、CCFOと組成・構造が類似する系での活性比較を行い、系統的な実験データを収集することで、触媒活性の起源について知見を得る。これまでに順調な成果が出ている電気化学反応触媒を主な研究対象として集中的に研究を実施する。特に理論計算との連携に基づき、材料探索・性能評価だけではなく、普遍的な学理の構築へ向けた取り組みを実施する。
枝葉抽出成分の生分解に関する森林化学的研究

スギの衰弱に及ぼす枝葉抽出物の影響を把握する為、次の各実験を実施した。(1)スギ枝葉抽出物の分画・単離を行い、その植物生長調節作用を調べる。(2)採取スギ針葉の乾燥中のジテルペン炭化水素含有量の変化を追及する。(3)(一)カウレン及びフェルギノールのスギヒラタケ菌による生分解を調べる。(4)スギ樹幹流、散水実験、スギ枝葉の水浸出物についてpH、UV、EC、無機イオン組成及び揮発性有機成分組成を比較する。実験の結果、白菜種子、芝生種子、スギヒラタケ菌の生長に及ぼすスギ枝葉抽出物の効果は、一様ではなく、白菜では促進、芝生、スギヒラタケ菌では阻害作用が認められた。殺菌の有無に関わらず、乾燥にともない針葉のカウレン含有量は急速に増加するが、含水率が一定となる10日以後、速やかに減少し、森林土壌や大気中に放散されると推定された。液体培養ではカウレンの存在は、スギヒラタケ菌の生長に影響を与えず、生分解にも抵抗した。フェルギノールは培養初期に阻害作用を示したが、後、回復し、生成物として極微量のスギオールなどを生じた。中性塩基性の樹幹流を与えるブナやミズナラとは逆にスギは強い酸性の樹幹流を生じた。このことは蒸留水を用いた散水試験、スギ枝葉の水浸出物についても示され、針葉抽出成分の樹幹流への影響の大きいことが示唆された。スギ枝葉は水浸出初期には酸性化するが、長期にわたると中性に戻ることが観察された。樹幹流の各種成分分析の結果、物質の同定には至らなかったが、スギ樹幹流の強酸性は枝葉の水溶性抽出成分が原因であろうと推定された。以上の点から、生物種や季節、あるいは一過性の降雨と長期の洪水や積雪などで効果は異なるが、スギの強酸性樹幹流は、林床や周辺生物相にかなりの影響を与えると考えられた。スギ枝葉の主要抽出成分としてent-カウレン、(+)フィロクラデン、ent-スクラレンの各ジテルペン炭化水素をグラム単位で分離・精製した。また、サンダラコピマ-ル酸、イソピマ-ル酸、コムニン酸、クリプトメリヂオールを分離・同定した。これらの物質と市販のアブシジン酸、心材抽出物から分離したフェルギノールについてスギ苗木および各種植物種子(イネ、芝生、レタス、白菜)の発芽・成長試験と担子菌(スギヒラタケ、マツオ-ジ、ナメコ、マイタケ)菌糸成長試験を実施した。アブシジン酸に匹敵する植物種子発芽成長阻害物質は認められず、クリプトメリヂオールが弱い活性を示すに留まり、また、カウレンに弱い発芽・成長促進効果が認められただけで、他の物質については顕著な効果は認められなかった。菌糸成長作用についてはフェルギノールに匹敵する強い阻害物質は認められず、コムニン酸、クリプトメリジオールに中程度の成長阻害が認められたに留まった。スギ苗木を用いる生物検定は実験条件の不備もあり、未だ明瞭な結果を得るに至らなかったが、スギの枝葉あるいは樹幹を蒸留水で洗浄して得た洗浄液のpHは、いずれも酸性側に偏った値を示し、スギ林内では雨水は酸性化されることが認められた。この原因物質については現在調査中であり、スギの衰退と関連して興味深い。

担子菌(スギヒラタケ、マツオ-ジ、ナメコ、マイタケ)の液体培養による生分解実験では、購入した分光光度計を用い、主要抽出物は短期間に消費されることを認めた。生成物と、その私物活性については、これらの菌の適正培地pH(pH5.5)と関連して今後、検討の予定である。スギ針葉の非極生(n-ヘキサン、ベンゼン)抽出画分を分配抽出とシリカゲル・クロマトグラフィーにより主要抽出成分を分離し、その担子菌及び芝生と白菜種子の生長に及ぼす影響を検討した.担子菌の生長阻害は、フェルジノールにおいて最も顕著であったが、液体栄養培地においてはフェルジノールの変化は急速で、数時間で原物質の消滅することを知った.カウレン、フェルジノールの生分解生成物の生物検定では顕著な生活物質の存在を見いだすには至らなかった.芝生種子の茎長生長検定では、いずれの画分、単離化合物にも顕著な効果(促進又は阻害)が認められなかった.白菜種子の生長検定では抽出物全般にわたり生長促進効果が認められ、顕著な生育促進は、n-ヘキサン抽出物の中性部の内、n-ヘキサン溶出物とメタノール溶出物、ベンゼン抽出物の弱酸性部に認められた.別途、少量の試料でジベレリン単離法により検索したところ顕著な生育促進画分とと生育阻害画分の存在が認められ、その量と構成は、季節的に変動していた.同定確認には、まだ至っていないが、阻害分画はクロマト的挙動からABA関連物質、促進画分はGA関連物質と推定された.スギの人工樹下雨や樹幹流の化学分析を実施した結果、自然環境下で観察された降雨の酸性化が確認された.枝葉の水浸漬物において浸漬初期には同効果が認められたが、時間の経過と共に緩和され中性に近付くことが新たに確認された.pH、EC、イオン・クロマト、酢酸エチル抽出有機成分のメチル化後のGC・MS分析から、水浸漬初期に、枝葉から水に有機酸およびフェノール成分がリ-クし酸性化が進むが、その後、無機陽イオンの溶出により中和が進むものと推察された.スギの衰弱に及ぼす針葉抽出物の影響を把握する為、次の各実験を実施した。(1)採取スギ針葉の乾燥中のジテルペン炭化水素含有量の変化を経時的に追究する。(2)杉針葉から単離した(-)カウレン及びフェルギノールをスギヒラタケ菌とともに培養し、その減少量を経時的に調べる。(3)スギ樹幹流とスギ枝葉の水浸出物についてpH、UV、EC、無機イオンの組成及び揮発性勇樹成分組成を比較する。その結果、殺菌の有無に関わらず、針葉含水率の減少とともにカウレン含有量は急速に増加するか、含水率が一定となる10日以後、速やかに減少することを知った。液体培養ではカウレン、フェルギノールの存在は、難溶解性のためスギヒラタケ菌の生長に影響を与えず、いずれの物質も3カ月以上ものスギヒラタケ菌の作用に抵抗し、フェルギノールが極微量のスギオロールを生成したに留まった。樹幹流のpHの樹種間の変異は晩秋において最も顕著で、中性塩基性の樹幹流を与えるブナやミズナラとは逆にスギは強い酸性の樹幹流を生じた。このことは蒸留水を用いた人工降雨試験でも支持された。スギ枝葉の水浸出物についても、浸出初期には樹幹流と同じ携行が認められ、針葉抽出成分の樹幹流への影響の大きいことが示唆された。各種成分分析の結果、物質の同定には至らなかったが、スギ樹幹流の強酸性は枝葉の水溶性抽出成分が原因であろうと推定された。スギ枝葉でも酸性樹幹流を生じるが、水浸出時間が長くなると、中世に戻ることが認められ、一過性の降雨と長期の洪水や積雪とでは降水のpH調節に及ぼす樹木の影響は異なることが推測された。
社会資本を含む多部門最適成長モデルの理論的・実証的研究

社会資本が、どれだけ民間産業部門の生産や生産性に影響を及ぼしているのか、といった実証研究は、日本ではほとんど行なわれてこなかった。本研究の第1の目的は、そのような空白を埋めることを目差している。この一年で得られた結果は下記の通りである。1)日本の製造業部門についての「規模に関する収穫」は、社会資本も含めた全投入物に関しては、1.10であり、民間投入物に関するそれは、0.72であった。このことは、社会資本の生産に関する弾力性が0.38となり、社会資本(特に産業基盤としての)は、生産に重大な影響を与えていることがわかる。また、全投入物に関する規模の収穫は、統計的に1と見なすことができ、このことは、社会資本を含めて、生産関数が一次同次である、と仮定することができることを意味している。さらに、このことは、資会資本の十分な増加なしには、民間資本の増大だけでは、生産は増加しないことも意味している。すなわち、社会資本が不十分であれば、ボトルネックが発生する可能性を示めしている。2)民間産業部門でも1)と同様の結果が与られた。3)限界便益で計測した場合、1980年代には、資会資本は量的に、民間資本と比較して十分な規模となっている。以上の実証研究より、日本に関して言えば、社会資本を含む生産関数を、すべての投入物に関して一次同次関数である、と仮定できることが示めされている。実際、第2の目的である、社会資本の最適経路の理論的研究では、生産関数が、社会資本も含めて一次同次であるという仮定が有効に使われて、最適社会資本のタ-ンパイク定理が証明される。以上の研究では、社会資本として、産業基盤のそれを中心として研究されたが、近年重大な関心事となっている、生活関連の社会資本も含めたモデル分析を、さらに進める必要があるように思われる。
対話とハンズ・オン教材を組み合わせた博物館教育の実践と研究

本研究では、対話とハンズ・オン教材を組み合わせた博物館教育の実践と研究を行う。具体的には、京都国立博物館において2014年9月にスタートした「ミュージアム・カート」という教育普及活動を考察の対象とする。ミュージアム・カートでは、ボランティア・スタッフである「京博ナビゲーター」が、展示作品に関連するハンズ・オン教材を用いて来館者と対話を行っている。本研究は、ミュージアム・カートにおいて、来館者の主体的な興味・関心を引き出すためには、どのような手法や教材が最も有用かを検討、実践し、最終的にはその成果を普遍化して他の教育普及活動にも応用できるようにすることを目的とする。本年度は、第2期京博ナビゲーターの活動が2年目に入り、活動も安定した年度であった。従来のカート活動に加え、特別展に関連したワークショップ2件を新たに開発・実践し、それらの実施前にはナビゲーターに向けて研修を行った。また昨年度に引き続き、増加する外国人旅行者に対応するための多言語解説シートなどを追加した。昨年度にデータ入力・整理を行った第1期ナビゲーターへのアンケート結果については、調査員の協力を得て、質的・混合法データ分析ソフトを使用し、分析を行った。ナビゲーターの活動やミュージアム・カート、ワークショップの趣旨を紹介しつつ、アンケート分析結果をもとに考察した論文を調査員と共著で執筆中である。論文は当館の研究紀要『学叢』(2020年5月刊行予定)に掲載予定である。本研究では、これまで主に科学系や自然史系、歴史・民俗系の博物館において実践されてきた「ハンズ・オン」の手法と、近現代美術を扱う美術館で実践されてきた「対話」の手法を組み合わせ、古美術を中心とした文化財を扱う博物館で実践する。本研究の成果を公表することで、今後の博物館教育や、博物館でのボランティア運営に新しい方向性を示すことができると考える。本年度は、従来のカート活動に加え、特別展に関連したワークショップ2件を新たに開発・実践し、それらの実施前にはナビゲーターに向けて研修を行った。昨年度にデータ入力・整理を行った第1期ナビゲーターへのアンケート結果について、調査員の協力を得て、質的・混合法データ分析ソフトを使用し、分析を行った。研究代表者が2018年10月から2019年11月末まで、産前産後の休暇と育児休業を取得するため研究中断と期間延長の申請を行い、承認された。2020年4月より研究を再開する予定である。研究の中断・期間延長にともない、執筆中の論文は、当初の予定より一年遅らせ、当館の研究紀要『学叢』(2020年5月刊行予定)に掲載予定である。本年度も昨年度に引き続き、調査に基づいて教材の追加、改良や、特展期間中の来館者対応の充実、外国人旅行者への対応の充実を図ることができた。また分析結果に基づいた論文の執筆を進めることができた。次年度以降も研究協力者やアルバイト・スタッフの協力を得ながら、さらに教材の改良、内容の充実を図り、論文という形でも成果を広く社会に発信する。初年度は既存のハンズ・オン教材をもちいた活動について、現状調査と課題の把握を行い、その結果をふまえ、教材・実践方法の改善を行った。さらに特別展覧会の期間中に増大する来館者に対応するため、ミュージアム・カートの活動を発展させたワークショップ2つの開発・実践を行い、それらの実施前にはナビゲーターに向けて研修を行った。これまでのハンズ・オン展示は、無人での運用を前提としたものが多く、耐久性や盗難防止の点から、できることに限りがあった。また博物館でのボランティア活動は、従来は解説型が多く一方的な話しかけになりがちで、来館者の主体的な興味・関心を引き出すことが難しかった。本研究で行う対話とハンズ・オンを組み合わせた取り組みは、それら両方の問題点を解決する糸口となるものである。初年度である本年は、すでにカートで運用している「考古・彫刻・絵画」の3分野の教材と、その実践方法について現状を調査し、課題を明らかにした。京博ナビゲーターに対しては、活動日ごとに行われる終礼で直接意見を集約し、来館者に対しては、館内で実施しているアンケートから、活動に関する記述を収集した。

調査結果に基づき、各教材の改良と今後の課題集約を行うとともに、増加する外国人旅行者に対応するためのツールの追加を行った。その際、ポータルサイトにてナビゲーター自身からもアイデアや情報を募集し、内容に反映した。当初の計画に加え、特別展覧会の期間中には、来館者の増大に対応するためミュージアム・カートを発展させたワークショップ2つの開発・実践を行い、それらの実施前にはナビゲーターに向けて研修を行った。このほか、国内で先進的な教育活動を行う博物館等の視察を行い、次年度以降の教材やプログラムの実施、追加、改良に備えて情報を収集した。本研究では、対話とハンズ・オン教材を組み合わせた博物館教育の実践と研究を行う。具体的には、京都国立博物館において2014年9月にスタートした「ミュージアム・カート」という教育普及活動を考察の対象とする。ミュージアム・カートでは、ボランティア・スタッフである「京博ナビゲーター」が、展示作品に関連するハンズ・オン教材を用いて来館者と対話を行っている。本研究は、ミュージアム・カートにおいて、来館者の主体的な興味・関心を引き出すためには、どのような手法や教材が最も有用かを検討、実践し、最終的にはその成果を普遍化して他の教育普及活動にも応用できるようにすることを目的とする。本年度は、昨年度の調査と課題把握に基づき、教材の追加と改良、特別展・特集陳列期間中の特別教材の設置を行った。また特別展覧会の期間中に増大する来館者に対応するため、ミュージアム・カートの活動を発展させたワークショップ1件の開発・実践を行い、実施前にはナビゲーターに向けて研修を行った。本研究では、これまで主に科学系や自然史系、歴史・民俗系の博物館において実践されてきた「ハンズ・オン」の手法と、近現代美術を扱う美術館で実践されてきた「対話」の手法を組み合わせ、古美術を中心とした文化財を扱う博物館で実践する。これまでのハンズ・オン展示は、無人での運用を前提としたものが多く、耐久性や盗難防止の点から、できることに限りがあった。また博物館でのボランティア活動は、従来は解説型が多く一方的な話しかけになりがちで、来館者の主体的な興味・関心を引き出すことが難しかった。本研究で行う対話とハンズ・オンを組み合わせた取り組みは、それら両方の問題点を解決する糸口となるものである。本研究の成果を公表することで、今後の博物館教育や、博物館でのボランティア運営に新しい方向性を示すことができると考える。本年度は、第1期ナビゲーターの活動終了と、第2期ナビゲーターの活動開始の年であった。第2期ナビゲーターの活動開始にあわせて、昨年度の調査に基づき、漆工の教材の追加、絵画の教材の改良、特別展・特集陳列期間中の特別教材の設置を行った。また特別展覧会の期間中に増大する来館者対応として、ミュージアム・カートの活動を発展させたワークショップ1件の開発・実践を行い、それらの実施前にはナビゲーターに向けて研修を行った。加えて、増加する外国人旅行者に対応するためのツールをさらに充実した。第1期ナビゲーターの活動終了に合わせてナビゲーターに対してアンケート調査を実施した。アンケート分析に備え、本年度はそのデータ入力・整理を行った。
地域特異的繁殖戦略から読み解く形態形質の進化機構

本年度は、ヤドカリ類に対する海洋酸性化の直接・間接効果を検証した。海洋酸性化は大気中の二酸化炭素が海水に溶け込むことで海水中のpHが長期的に減少し続ける環境変動の一つである。先行研究では、巻貝などの石灰化生物が酸性化海水により小型化することが報告されている。巻貝の死後に残る貝殻を宿貝として利用するヤドカリ類も間接的に影響を受けると予見できるが、海洋酸性化の間接効果を検証した研究は僅少である。近年では、海底から噴出している二酸化炭素が海水に溶け込む事で周辺海域が酸性化しているCO2シープが報告され、群集に対する海洋酸性化の影響が検証可能となった。そこで本研究では、CO2シープが存在する東京都式根島を調査地として、ヤドカリ類に対する海洋酸性化の影響を検証した。昨年度までの研究で、pHの極端に低い海域ではヤドカリ類の種組成が改変されていること、ヤドカリ類と宿貝のサイズが小型化していることが明らかとなった。また、ホンヤドカリにおいては海洋酸性化の間接効果だけでなく、直接効果によっても体サイズが小型化すること、ヤドカリ類における幼生期の生存率は種特異的な海洋酸性化の直接効果により低下することを解明した。本年度は、幼生および成体に対する海洋酸性化の影響が隠微であったホンヤドカリを用いて、体サイズの小型化が宿貝の小型化を介した海洋酸性化の間接効果なのか飼育実験により検証した。通常海水と酸性化海水の区画において、それぞれに変更可能な貝殻を与える処理区と余分な貝殻を与えない処理区を用意し、孵化直後の幼生を用いて飼育した結果、ホンヤドカリは貝殻と酸性化海水という両方の影響により小型化するが、その影響は酸性化海水の方が顕著であることを解明した。現在は、ホンヤドカリの小型化の影響について論文執筆を行なっている。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は,地域特異的な繁殖行動(アテンプト行動)を持つホンヤドカリの個体群の形態形質を比較し,複数の繁殖行動の形態形質への進化的影響を明らかにすることを目的として研究活動を行った.2016年7月に行った北海道地域での採集調査の結果,唯一アテンプト行動が報告されていた北海道地域においても,アテンプト行動と断定できる行動は観察できなかった.以上の結果から,アテンプト行動は実験室などの限定された条件下でのみ観察できる繁殖行動である可能性が示唆された.また,形態形質に対して繁殖行動同様に進化的影響を与えうる要因として,2016年7月から東京都式根島において,海洋酸性化の影響を調査している.海洋酸性化は,大気中の二酸化炭素が海水に溶け込むことで海水中のpHが減少する環境問題の一つであり,巻貝の殻のサイズや個体数を減少させる.巻貝の殻を宿貝として利用する多くのヤドカリ類も間接的な影響を受けると予見できるが,形態形質に与える影響を調査した知見は僅少である。前項における,形態形質に対する繁殖戦略の影響を検討する際,海洋酸性化の地域的差異による形態形質への影響の違いを無視できない.そこで,海洋酸性化が岩礁潮間帯のヤドカリ群集にどのような影響を及ぼすのか、pHの異なる複数の岩礁潮間帯を調査地として検証した.その結果,pHの極端に低い海域ではホンヤドカリのみが採集され,空の貝殻と宿貝の殻長およびヤドカリの盾長が有意に小さかった.よって,pHの極端に低い海域での殻の貝殻およびホンヤドカリは海洋酸性化の影響を受け,小型化していることが明らかとなった.本年度は、北海道地域で普遍的に存在するとされたアテンプト戦術を詳細に観察することで、当該戦術が極めて限られた状況下でのみ観察できる特異的な戦術であることを明らかにした。さらに、課題目的を逸脱しない範囲で課題内容を拡大させ、海洋酸性化が形態形質へ及ぼす進化的影響を調査し、宿貝を介した間接効果の存在を示唆した。これらの成果は学会発表を通して公表され、2016年度日本生態学会中部地区大会ではポスター賞を受賞し、外部からも高い評価を受けている。また、アウトリーチ活動にも積極的であり、生態学会主催の市民講座では共同研究者と共に講演し、一般市民との交流にも尽力した。本年度は,昨年度に引き続きホンヤドカリの地域特異的な繁殖行動が形態形質に与える影響を調査した.2017年6月に行なった北海道函館における調査の結果,地域特異的な繁殖行動であるアテンプト行動の観察・記録に成功した.また,昨年度のヤドカリ群集に対する海洋酸性化の影響評価を発展させ,ホンヤドカリの体サイズに対する海洋酸性化の影響を調査し,ホンヤドカリの小型化は海洋酸性化の直接効果に起因することを明らかにした.

また,形態形質に対して繁殖行動同様に進化的影響を与えうる要因として海洋酸性化に注目し,昨年度に引き続き東京都式根島において調査を続けている.海洋酸性化は大気中の二酸化炭素が海水に溶け込むことで海水中のpHが長期的に減少し続ける環境変動の一つであり,巻貝の小型化がその影響の一つとして知られている.巻貝の死後に残る貝殻を宿貝として利用するヤドカリ類も間接的な影響を受けると予見できるが,ヤドカリの形態形質に対する海洋酸性化の影響を調査した知見は僅少である.前項における,形態形質に対する地域特的な繁殖行動の影響を検討する際,海洋酸性化の地域的差異による形態形質への影響の違いを無視できない.そこで,海洋酸性化が岩礁潮間帯のヤドカリ類にどのような影響を及ぼすのか,pHの異なる複数の岩礁潮間帯を調査地として検証した.昨年度は,pHの極端に低い海域ではヤドカリ類の種組成が改変されていること,ヤドカリの体サイズおよび宿貝のサイズが小型化していることを明らかにした.本年度は,ホンヤドカリの小型化が宿貝の小型化を介した海洋酸性化の間接効果なのか飼育実験により検証した.その結果申請者は,ホンヤドカリは酸性化海水の直接効果により小型化することを解明した.本研究課題は,複数の繁殖行動をもつホンヤドカリを用いて,行動の相違が形態形質へ及ぼす影響を探る挑戦的内容である.本年度は,北海道函館で採集された個体を用いて室内実験を行い,地域特異的な繁殖行動とされるアテンプト行動の観察に成功した.さらに,昨年度に引き続き課題内容を拡大させ,海洋酸性化が形態形質へ及ぼす進化的影響を野外調査および飼育実験から検討し,ホンヤドカリの小型化が海洋酸性化の直接効果であることを解明した.これらの成果は国内外での学会を通して公表され,現在は国際学術論文誌への投稿準備を進めている.また,申請者はアウトリーチ活動にも積極的で,2017年度ASLE-Japan/文学・環境学会においては,市民(非研究者)との科学的知見の共有方法について共同研究者と共に講演し,学術雑誌に取り上げられるなど外部からの高い評価を得た.また,サイエンスコミュニケーションに関する共著論文を投稿するなど,成果発信にも積極的である.以上のように,今年度は研究課題において学術雑誌に投稿しうる結果を得,さらにその成果について異分野の研究者や市民への還元を試みた.本年度は、ヤドカリ類に対する海洋酸性化の直接・間接効果を検証した。海洋酸性化は大気中の二酸化炭素が海水に溶け込むことで海水中のpHが長期的に減少し続ける環境変動の一つである。先行研究では、巻貝などの石灰化生物が酸性化海水により小型化することが報告されている。巻貝の死後に残る貝殻を宿貝として利用するヤドカリ類も間接的に影響を受けると予見できるが、海洋酸性化の間接効果を検証した研究は僅少である。近年では、海底から噴出している二酸化炭素が海水に溶け込む事で周辺海域が酸性化しているCO2シープが報告され、群集に対する海洋酸性化の影響が検証可能となった。そこで本研究では、CO2シープが存在する東京都式根島を調査地として、ヤドカリ類に対する海洋酸性化の影響を検証した。昨年度までの研究で、pHの極端に低い海域ではヤドカリ類の種組成が改変されていること、ヤドカリ類と宿貝のサイズが小型化していることが明らかとなった。また、ホンヤドカリにおいては海洋酸性化の間接効果だけでなく、直接効果によっても体サイズが小型化すること、ヤドカリ類における幼生期の生存率は種特異的な海洋酸性化の直接効果により低下することを解明した。本年度は、幼生および成体に対する海洋酸性化の影響が隠微であったホンヤドカリを用いて、体サイズの小型化が宿貝の小型化を介した海洋酸性化の間接効果なのか飼育実験により検証した。通常海水と酸性化海水の区画において、それぞれに変更可能な貝殻を与える処理区と余分な貝殻を与えない処理区を用意し、孵化直後の幼生を用いて飼育した結果、ホンヤドカリは貝殻と酸性化海水という両方の影響により小型化するが、その影響は酸性化海水の方が顕著であることを解明した。現在は、ホンヤドカリの小型化の影響について論文執筆を行なっている。
核融合炉プラズマ対向壁の損耗寿命と燃料・不純物リサイクリング評価プログラムの開発

本研究は、核融合炉定常運転時のプラズマ対向壁における、(1)不純物発生と輸送、(2)壁材料の損耗と再堆積、(3)水素リサイクリングとトリチウムリテンション、の問題について、モデルの構築とそれに基づく計算機シミュレーションコードの確立を目的とした。特に、国際熱核融合実験炉ITERにおいて使用される、炭素、タングステン、ベリリウムのプラズマ照射による材料混成と各材料の損耗量を評価するプログラムと、プラズマ対向壁として黒鉛材を使用した際問題となる、化学スパッタリングにより放出された炭化水素分子の再付着による対向壁へのトリチウム蓄積とその分布を評価するプログラムの開発した。このコードは、"イオン・固体相互作用モジュール"、"周辺プラズマ輸送モジュール"、"化学スパッタリングモジュール"から成り、これらはモンテカルロ法と解析的手法を組み合わせて、エネルギーを持った燃料イオンや不純物イオン、壁材料原子や炭化水素分子などの化学反応生成物の壁材料中または周辺プラズマ中の軌道を計算し、一方の出力が他方の入力になり、プラズマと材料とが有機的に結合する実際に核融合炉内で起こる現象をシミュレーションすることができる。開発したコードをTEXTOR装置(独国)におけるタングステン及び炭素リミタ試験に適用し、プラズマ照射によるこれら材料の混成と損耗・再堆積分布を解析してコードの実用性を明らかにした。また、JT-60U装置におけるダイバータ部で使用された黒鉛タイルの損耗・再堆積分布を実機プラズマ条件で解析し、表面分析データを再現した。また、水素リテンション量の特に多い炭素再堆積層が黒鉛タイルの側面やタイル間の隙間、さらにプラズマ照射のほとんどない排気口近くに形成されるため、ダイバータ領域全体を計算空間とし、ターゲットの表面構造を組み込み、実機条件でのターゲット上の損耗・再堆積分布や水素リテンション分布を評価するプログラムも開発した。本研究は、核融合炉定常運転時のプラズマ対向壁における、(1)不純物発生と輸送、(2)壁材料の損耗と再堆積、(3)水素リサイクリングとトリチウムリテンション、の問題について、モデルの構築とそれに基づく計算機シミュレーションコードの確立を目的としている。本研究で開発する「核融合炉壁の損耗寿命と燃料・不純物リサイクリングの評価プログラム」の元となるプラズマ壁相互作用シミュレーションEDDYコードは、"イオン・固体相互作用モジュール"と"周辺プラズマ輸送モジュール"から成る。これらは共に、モンテカルロ法と解析的手法を組み合わせて、エネルギーを持った燃料イオンや不純物イオン、壁材料原子や炭化水素分子などの化学反応生成物の壁材料中または周辺プラズマ中の軌道を計算し、一方の出力が他方の入力になり、プラズマと材料とが有機的に結合した核融合炉内で起こる現象をシミュレーションする。本年度は、特に、(1)炭素材の化学スパッタリングにより放出された炭化水素分子の周辺プラズマ中の輸送モジュールの精密化と、(2)タングステン、炭素、ベリリウムの材料混成による損耗寿命変化の研究とイオン・固体相互作用モジュールの改良、重点をおいて研究を行った。次年度の定常核融合炉に対応するシミュレーションプログラムの完成と指針となる炉壁データの生産を目指し、基礎的な部分に重点をおいて、「炭化水素分子輸送」、「材料混成」の詳細なモデルの構築と、現存する核融合装置における実測データとの比較によるモデルの検証を行いながら、定常核融合炉にも適用できるモデルとソフトウエアモジュールを作成した。記載の研究発表のほか、本年5月東京で開催される7th Intern.Symp.on Fusion Nuclear Technologyにも発表予定である。プラズマ対向壁の中で最も高熱・高粒子束プラズマの照射を受け、正確な損耗寿命の評価が望まれているのは、ダイバータ領域内のダイバータターゲットである。

ITERでは当初これに黒鉛を使う計画であったが、その損耗寿命が化学スパッタリング損耗率と炭化水素分子の原子分子過程の反応率に大きく依存することと、炭化水素分子の再付着が水素リテンション量の多い炭素再堆積層が形成する安全上の理由から、現在、タングステン等の使用も検討されている。本年度は、特に、黒鉛の損耗寿命評価に関わる炭素再堆積層の形成過程と水素濃度分布について、日本原子力研究機構のJT-60Uにおける使用後の黒鉛ダイバータタイルの表面分析結果と比較しながら、"化学スパッタリングモジュール"と"周辺プラズマ輸送モジュール"を統合し、黒鉛の損耗寿命と水素リテンション量を評価するプログラムを作成した。また、水素リテンション量の特に多い炭素再堆積層が黒鉛タイルの側面やタイル間の隙間、さらにプラズマ照射のほとんどないと考えられる排気口近くに形成されるため、ダイバータ領域全体を計算空間とし、ターゲットの表面構造を組み込み、実機条件でのターゲット上の損耗・再堆積分布や水素リテンション分布を評価するプログラムを開発した。以上のように、本研究の最終年度である、平成17年度は、ITER計画、さらには定常核融合炉設計への貢献に重点を移し、平成16年度開発あるいは改良した"イオン・固体相互作用モジュール"、"化学スパッタリングモジュール"、"周辺プラズマ輸送モジュール"を統合し、プラズマ・壁相互作用の総合的ソフトウエアとして、EDDYコードの性能試験を行いながらプログラムを発展させ、プラズマ対向壁の損耗寿命とトリチウム蓄積量を評価し、実機モデルのダイバータ領域におけるそれらの分布に関する詳細なデータを得た。