Can we predict the corrosion of archaeological iron artifacts in the stone chamber of the tumulus? – Establishment of evaluation method for in-situ preservation using numerical analysis

本研究の目的は石室での出土鉄製文化財の腐食をモデル化し、石室内の物理環境を外界条件として石室内の鉄製文化財の腐食を数値計算により予測する技術を開発することである。本研究により、科学的なエビデンスに基づいた古墳石室内での鉄製文化財の現地保存の可否を判断することが可能になると期待される。二年目にあたる令和4年度は(1)鉄製文化財の腐食モデルの検討および数値解析結果の妥当性の評価、(2)不飽和土での腐食を再現したカラム実験、(3)古墳出土鉄製文化財の腐食層の構造・組成に関する情報の蓄積、および水分特性に関する物性を取得した。以下、これらの項目から得られた研究の成果を示す。(1)：水分飽和土が乾燥する過程での腐食速度の変化を実測した室内実験の結果をモデル化し、数値計算に腐食速度の変化を再現した。今年度は新たに、鉄の界面における濡れ面積の算出方法などを改善し、実測値により近い挙動を再現できるようになった。(2)：界面の濡れ面積や溶出した鉄イオンの腐食生成物としての形成状況が腐食のモデル化を行うには不可欠であるため、この現象を把握するためのカラム実験に着手した。水分不飽和の定常状態を再現し、その状況下での分極抵抗をモニタリングするとともに、土中の酸化鉄の沈殿状況をμフォーカスX線CTで分析できる実験システムを構築した。(3)：国内の古墳から出土した鉄製文化財を対象として、高エネルギーX線CTを用いて鉄製文化財を撮像し、腐食層厚さを画像解析により算出した。腐食層片のクロスセクションを作成し、腐食層の構造と組成を把握した。また、腐食の組成、構造および腐食層の水分の移動特性を把握するため、平衡含水率曲線、透水係数、透湿係数の取得を開始した。得られた成果の一部については、国際学会（ICOM-CC-Metal 2022）において、proceedingsを発表するとともに、口頭発表をおこなった。

本研究の目的は石室での出土鉄製文化財の腐食をモデル化し、石室内の物理環境を外界条件として石室内の鉄製文化財の腐食を数値計算により予測する技術を開発することである。本研究により、科学的なエビデンスに基づいた古墳石室内での鉄製文化財の現地保存の可否を判断することが可能になると期待される。二年目にあたる令和4年度は(1)鉄製文化財の腐食モデルの検討および数値解析結果の妥当性の評価、(2)不飽和土での腐食を再現したカラム実験、(3)古墳出土鉄製文化財の腐食層の構造・組成に関する情報の蓄積、および水分特性に関する物性を取得した。以下、これらの項目から得られた研究の成果を示す。(1)：水分飽和土が乾燥する過程での腐食速度の変化を実測した室内実験の結果をモデル化し、数値計算に腐食速度の変化を再現した。今年度は新たに、鉄の界面における濡れ面積の算出方法などを改善し、実測値により近い挙動を再現できるようになった。(2)：界面の濡れ面積や溶出した鉄イオンの腐食生成物としての形成状況が腐食のモデル化を行うには不可欠であるため、この現象を把握するためのカラム実験に着手した。水分不飽和の定常状態を再現し、その状況下での分極抵抗をモニタリングするとともに、土中の酸化鉄の沈殿状況をμフォーカスX線CTで分析できる実験システムを構築した。(3)：国内の古墳から出土した鉄製文化財を対象として、高エネルギーX線CTを用いて鉄製文化財を撮像し、腐食層厚さを画像解析により算出した。腐食層片のクロスセクションを作成し、腐食層の構造と組成を把握した。また、腐食の組成、構造および腐食層の水分の移動特性を把握するため、平衡含水率曲線、透水係数、透湿係数の取得を開始した。得られた成果の一部については、国際学会（ICOM-CC-Metal 2022）において、proceedingsを発表するとともに、口頭発表をおこなった。