水中でエネルギー付与された電子の動的挙動

Dynamic behavior of electrons deposited energy in water

甲斐 健師   ; 樋川 智洋   ; 鵜飼 正敏*; 藤井 健太郎*; 渡邊 立子*; 横谷 明徳*

Kai, Takeshi; Toigawa, Tomohiro; Ukai, Masatoshi*; Fujii, Kentaro*; Watanabe, Ritsuko*; Yokoya, Akinari*

放射線やレーザー照射による水の放射線分解の基礎研究は、原子力産業に関与した研究分野に適用され、更に、細胞内における放射線DNA損傷を理解する上でも非常に役立つ基礎知見を与える。そこで、水中で発生した電子の動的挙動をシミュレートするコードを開発し、これを用いた理論的研究を実施した。電子の空間確率分布を計算した結果、電子の空間確率分布の関数型は付与されるエネルギーに依存し、指数関数型とガウス型で概ね再現されることを示した。エネルギー確率分布の時間発展にも注目すると、100meV以下の成分はMaxwell分布に漸近する一方、それ以上のエネルギー成分は親カチオンのクーロン場の影響により時間にあまり依存しないことを示した。これらの成果は放射線物理と放射線化学を結ぶ重要な知見となる。

Fundamental studies of water radiolysis by radiation and laser irradiation are applied to atomic industry, and provide useful fundamental insights to understanding of radiation DNA damage. We developed a code to simulate dynamic behavior of electrons produced in water by energy deposition at energies, also performed theoretical study for the behaviors. The spatial probability distributions of the electrons depend on the deposition energies, also show the exponential or Gaussian types. We also show calculated results of energy probability distributions of the electrons. We found that the distributions below 100 meV are gradually close to Maxwell distribution with the temporal evolution, while the distributions above 100 meV not depend on the temporal evolution due to effect of Coulombic field of the parent cation. The findings provide significant insights to a connection radiation physics and radiation chemistry.