| Project/Area Number |
22K04993
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 31010:Nuclear engineering-related
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
Takeshi Kai 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, 研究主幹 (70403037)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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| Keywords | 放射線工学・ビーム科学 / 光分解・放射線分解 / DNA損傷 / 水の光分解・放射線分解 / モンテカルロコード |
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| Outline of Research at the Start |
水の光分解・放射線分解に関する基礎研究は、生命科学や原子力科学における新たな知見となる。その過程は、物理・物理化学・化学過程に分類される。その中でも特に、化学活性種の初期生成に相当する物理化学過程は、実験・シミュレーション共に非常に困難であり、多くの未解明メカニズムが存在する。本研究では、物理化学過程に特化した計算コードを高度化することで、ラジカルの初期生成メカニズムを解明し、得られた結果を化学過程に接続することで、水分解の全貌解明を目指す。この基礎科学における新展開は、自然科学におけるブレークスルーとなり、水分解が関与する生命科学・原子力科学のみならず様々な分野のイノベーションに貢献する。
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| Outline of Final Research Achievements |
Cutting-edge basic research on photolysis and radiolysis of water will provide new insights into radiation DNA damage and other processes in the life sciences. The processes are classified into physical, physicochemical, and chemical processes. Physicochemical processes, which correspond to the initial formation of chemically active species, are extremely difficult to study both experimentally and by simulation, and there are many unexplained mechanisms. This study aim to elucidate the initial formation mechanism of the species by the computational code specialized for physicochemical processes, and to connect the obtained results to chemical processes in order to elucidate the whole picture of water radiolysis. This new development in basic science will be a breakthrough in life science and contribute to innovation in various fields as well as in life science and nuclear science where water splitting is involved.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
気相中の孤立した水分子は、電子状態が量子化されているため、付与エネルギーが決定すると、生成されるラジカルの種類は一意に定まる。しかし、これらのデータからは、液相水の化学実験の結果を再現することはできない。つまり、液相特有の分子集団的効果により、イオン化閾値以下のエネルギー付与でも、励起したり電離したりすると考えられる。本研究課題では「水に光や放射線を照射すると、どのようなメカニズムで励起と電離が共存するのか？」を問う。この基本原理は、放射線科学・光科学における残された難問の一つである。その成果は水分解が関与する生命科学・原子力科学のみならず様々な分野のイノベーションに貢献する。
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