JAMSTEC
平成１０年４月２０日
海洋科学技術センター

1. 目　的

   この海水試料前処理システム（以下「本システム」という。）は、主に海洋地球研究船「みらい」で採取される海水中の炭素14（¹⁴Ｃ）を、日本原子力研究所むつ事業所大湊施設に設置された加速器質量分析装置（以下「ＡＭＳ」という）で測定するために必要な海水の前処理を行うことを目的としています。
   この炭素14（¹⁴Ｃ）測定により太平洋、インド洋、南極及び大西洋などの深層水の年齢を算出したり、海洋と大気の二酸化炭素のやり取り、海底堆積物の堆積速度を計算することができます。

2. システムの概要

   本システムは次の３つのサブシステムで構築されており、一部自動化されて多数の試料を前処理出来るようにしています。また、準自動化により海水試料の品質が安定します。
   (1) 海水中の無機炭素(CO₂,HCO₃^-,CO₃^2-)を二酸化炭素として抽出・精製するシステム

   
   
   1. ａ．ｂ：試料ボトル（２５０ml）にリン酸を添加し、窒素ガスでバブリングしながら二酸化炭素をとりだします。　
   2. ｃ：−８０℃に冷やされた水トラップで水分を取り去ります。
   3. ｄ：液体窒素（−１９６℃）で冷やされたＣＯ₂トラップで二酸化炭素を集めます。
   4. ｅ：抽出ガス見積部の圧力と温度から集められた二酸化炭素の量を計算します。
   5. ｆ：集められた二酸化炭素を¹⁴Ｃ（炭素¹²Ｃの同位体）測定用、¹³Ｃ
      （炭素１２Ｃの同位体）測定用及び保管用に分配します。

   (2) 二酸化炭素をグラファイト（炭素粉末）化するシステム

   
   
   1. 二酸化炭素は液体窒素を用いながら鉄触媒の入った各ポートへ集められます。
   2. 水素ガスを注入し、電気炉により６５０℃で一晩熱します。この時生成する水分は水トラップで分離されます。
   3. これらの結果、二酸化炭素は還元され、グラファイト（黒鉛）が生成されます。

   (3) 鉄触媒分配及びグラファイトターゲットを作成するシステム

   
   
   1. グラファイト化に用いられる鉄触媒を一定量で分配します。
   2. グラファイト作成ラインで生成したグラファイトを、プレス装置でターゲットにします。
   3. 形成したターゲットは大気中のちり等により汚染されないように不活性ガス（アルゴンガス）を入れた専用の容器に保管します。
   4. これらの一連の操作により海水２５０mlから約５〜６mgのグラファイトが生成されます。