Кіріспе

Молекулаларды иондаушы сәулелену арқылы ыдырату. Радиолиз – иондаушы сәулеленудің әсерінен молекулалардың ыдырауы. Бұл жоғары энергия ағынына ұшыраған кезде бір немесе бірнеше химиялық байланыстың үзілуі болып табылады. Бұл жағдайда сәулелену иондаушы сәулеленумен байланысты; сондықтан радиолиз, мысалы, Cl2 молекуласының ультракүлгін немесе көрінетін спектрдегі жарықпен екі Cl радикалына ыдырауынан (фотолизінен) ерекшеленеді. Иондаушы сәулелену әсерімен концентрацияланған ерітінділердің химиясы өте күрделі. Радиолиз жергілікті тотығу-тотықсыздану (redox) жағдайларын өзгерте алады, соның салдарынан қосылыстардың формалары мен ерігіштігі өзгереді.

Атом электр станцияларындағы коррозияны болжау және алдын алу

Ядролық электр станцияларын жобалау кезінде жеңіл су реакторының ішкі салқындатқыш контурларындағы сәулеленген судағы гидроксилдің жоғары концентрациясын ескеру қажет, бұл коррозия нәтижесінде салқындатқыш жоғалтудың алдын апару үшін маңызды.

Сутегін өндіру

Сутегін өндірудің дәстүрлі емес әдістеріне артықша қызығушылық судың радиолиттік айырылуын қайта қарауға себеп болды, онда сумен әртүрлі иондаушы сәулеленудің (α, β және γ) әрекеттесуі молекулалық сутегін тудырады. Бұл қайта бағалауға ядролық реакторлардан шығарылатын отын құрамындағы радиациялық көздердің көп мөлшерде болуы да ықпал етті. Бұл пайдаланылған отын әдетте тұрақты жою немесе қайта өңдеу үшін су тоғандарында сақталады. Суды β және γ сәулелендіруден алынатын сутегінің мөлшері төмен (G мәні = 1 молекула 100 электронвольт сіңірілген энергияға), бірақ бұл негізінен бастапқы радиолиз кезінде пайда болатын түрлердің жылдам қайта бірігуіне байланысты. Егер қоспалар болса немесе химиялық тепе-теңдіктің орналуын болдырмайтын физикалық жағдайлар жасалса, сутегінің таза өндірісі едәуір артуы мүмкін. Тағы бір тәсіл – натрий боратын натрий боргидридіне айналдыру арқылы пайдаланылған отынды жаңарту үшін радиоактивті қалдықтарды энергия көзі ретінде пайдалану. Тиісті бақылаулардың дұрыс комбинациясын қолдану арқылы тұрақты боргидрид қосылыстарын өндіріп, оларды сутегін сақтау ортасы ретінде қолдануға болады. 1976 жылы жүргізілген зерттеу радиоактивті ыдырау арқылы босатылған энергияны пайдалану арқылы алынатын сутегінің орташа өндіріс деңгейін бағалауға мүмкіндік беретінін көрсетті. 0,45 молекула/100 ЭВ бастапқы молекулалық сутегінің шығымы бойынша күніне 10 тонна алуға болады. Бұл деңгейдегі сутегі өндірісінің деңгейі маңызды емес, бірақ 1972 жылы АҚШ-тағы сутегінің орташа тәуліктік тұтынысымен (шамамен 2 x 10^4 тонна) салыстырғанда шамалы. Сутек атомын қосу осы көрсеткішті шамамен алты есеге арттыруы мүмкін. Құмырсқа қышқылы сияқты сутек атомын беруші қосылыстардың қосылуы сіңірілген 100 ЭВ-қа шамамен 2,4 молекулаға дейін сутегінің G мәнін арттыратыны көрсетілді. Сол зерттеуде мұндай нысанды жобалаудың қауіпсіздігіне байланысты тиімді емес болуы мүмкін деген қорытынды жасалды.

Пайдаланылған ядролық отын

Радиоактивті материалдар мен қалдықтарды тасымалдау және сақтау кезінде сутегі бар материалдардың радиолитикалық ыдырауынан газ пайда болуы бірнеше жылдан бері алаңдау тудырып келеді. Жануға және коррозияға ұшырау мүмкін газдар пайда бола алады, сонымен бірге химиялық реакциялар сутекті жоюы мүмкін, ал бұл реакциялар сәулеленудің әсерінен күшейеді. Бұл бәсекелес реакциялар арасындағы тепе-теңдік қазірге дейін толыққанды зерттелмеген.

Жердің тарихы

Жердің дамуының бастапқы кезеңдерінде, оның радиоактивтілігі қазіргіге қарағанда шамамен екі рет артық болған кезде, радиолиз атмосфералық оттегінің басты көзі болуы мүмкін, бұл өмірдің пайда болуы мен дамуы үшін қажетті жағдайларды қамтамасыз етті. Судың радиолизінен туындаған молекулалық сутегі мен тотықтырғыштар жер астындағы микробиалды қоғамдастықтарға үздіксіз энергия көзі болуы мүмкін (Pedersen, 1999). Мұндай пікір Оңтүстік Африкадағы Мпоненг алтын кенішінде жасалған жаңалықпен расталады, онда зерттеушілер негізінен радиолиз арқылы түзілген H2-мен қоректенетін Desulfotomaculum-ның жаңа филотипі басымдық құратын қоғамдастықты тапты.

Импульстік радиолиз

Импульстік радиолиз – реакцияларды жылдам бастаудың қазіргі заманғы әдісі, шамамен жүз микросекундтан кем уақыт аралығында өтетін реакцияларды зерттеу үшін қолданылады. Бұл әдіс реалгенттерді қарапайым араластыру тым баяу болғанда және реакцияларды іске қосудың басқа тәсілдері қажет болғанда пайдалы. Техника материалдың үлгісін жоғары үдетілген электрон сәулесіне түсіруді қамтиды, мұндай сәуле линейдік үдеткіште (линак) жасалады. Оның көптеген қолданыс салалары бар. Оны 1950 жылдардың соңы мен 1960 жылдардың басында Манчестерде Джон Кин және Лондонда Джек В. Боаг әзірлеген.

Жарық фотолизі

Флеш-фотолиз – химиялық реакцияларды іске қосу үшін электрондық сәулелердің орнына жоғары қуатты жарық импульстарын (мысалы, экцимерлік лазерден) пайдаланатын, импульстік радиолиздің баламасы. Көбінесе, импульстік радиолиз кезінде бөлінетін рентген сәулелеріне қарағанда аз радиациялық қорғауды талап ететін ультракүлгін сәуле қолданылады.