Радиолиз воды и водных растворов

Первичные акты возбуждения и ионизации, производимые излучением, а также последующие реакции образовавшихся при этом частиц существенно различаются в конденсированной и газовой фазах.

В случае газов при облучении образуются положительные и отрицательные ионы, свободные электроны, атомы и свободные радикалы. Столкновение этих продуктов друг с другом и с молекулами исходных веществ ведет к многочисленным перегруппировкам.

В жидкостях проявляются две особенности:

1) в жидкостях легче происходит дезактивация возбужденных молекул за счет столкновения их с соседними молекулами, что может резко уменьшить вероятность образования свободных радикалов при диссоциации молекул;

2) свободные радикалы, которые возникли, или ионы рекомбинируют из-за низкой Е_акт или ее отсутствия, а также из-за большой плотности среды и малой константы диффузии. Такие первичные продукты оказываются как бы заключенными в клетке. Это представление было введено Франком и Рабиновичем.

Многие из законов радиационной химии жидкой фазы открыты при изучении радиационной химии воды и водных растворов. Такие исследования проводились, во-первых, потому, что эти системы играют важную роль в химии вообще и в радиохимии в особенности. Во-вторых, они весьма доступны и с ними сравнительно нетрудно работать. И наконец, вода является полярной жидкостью, на которую излучение действует специфическим образом. Изучение радиационной химии воды связано также с потребностью понять действие излучения на биологические системы. Кроме того, изучение изменений в облученных водных системах важно для различных отраслей ядерной технологии. В настоящее время уже достаточно хорошо понятны различные аспекты радиационной химии воды и водных растворов.

Среди неорганических жидких систем наиболее изучены в радиационно-химическом отношении вода и водные растворы. Обусловлено это главным образом запросами практики.

Во-первых, вода находит широкое применение в реакторостроении в качестве замедлителя и теплоносителя. Под действием излучений ядерного реактора вода разлагается, образуя, в частности, водород. Последний – взрывоопасен и к тому же оказывает отрицательное влияние на теплофизические свойства теплоносителя. С целью предсказания радиационно-химического поведения воды, очевидно, было необходимо установить закономерности ее радиолиза.

Во-вторых, многие технологические процессы переработки облученного ядерного топлива проводятся в водных и водно-органических системах в условиях воздействия интенсивных потоков ионизирующего излучения. В связи с этим требовалось выяснить особенности радиолитического поведения водных растворов актинидов и продуктов их деления, экстрагентов и разбавителей, изучить радиационную стойкость ионообменных смол в водных средах и т. п.

В-третьих, некоторые водные системы (в первую очередь дозиметр Фрикке) часто используются в дозиметрии ионизирующего излучения). Естественно, знание механизма радиолиза этих систем благоприятствует правильному их применению.

В-четвертых, в последние годы эффективно исследуются прикладные проблемы, непосредственно связанные с радиационной химией водных систем: радиационная очистка сточных вод, радиационная стерилизация лекарственных препаратов, являющихся водными растворами, и др.

В-пятых, исследования радиолиза воды и водных растворов способствуют разработке теоретических основ биологического действия ионизирующего излучения на живые ткани, которые в первом приближении можно считать водными системами.