Ионизирующее излучение и его источники. Радиолиз жидкой воды, страница 8

С учетом того, что термализация электронов происходит на расстояниях порядка 3-5 нм, эти значения можно считать среднестатистическими расстояниями между сольватированными электронами.

Для радикалов ОН они, по-видимому, еще меньше.

РН раствора

Первичные РХВ СР и молекулярных продуктов радиолиза практически не зависят от рН в диапазоне 3 – 12. Но при этом надо помнить о том, что рН  существенно влияет на последующие превращения продуктов, изменяя их ионную форму, что влияет на рекомбинацию и диффузию.

Температура

С увеличением температуры, с одной стороны, возрастает скорость диффузии свободных радикалов от мест их образования, что ведет к увеличению РХВ СР и уменьшению РХВ МП.

С другой стороны, возрастает и скорость рекомбинаций, что уменьшает РХВ СР и увеличивает РХВ МП.

В итоге – влияние температуры – слабое.

В жидкой воде этот процесс длится всего несколько наносекунд.

Линейная передача энергии

Напомню, Что ЛПЭ – это средняя энергия, теряемая частицей на единицу пути ( dЕ/dx ). ЛПЭ растет по мере уменьшения скорости частицы, с увеличением ее массы, и заряда в квадрате. ЛПЭ e < H⁺ < He²⁺.

«Шпора – это группа активных промежуточных частиц, в которой эти частицы со значительной долей вероятности реагируют между собой раньше, чем успевают продиффундировать в объем среды»

                                                                           Средние значения ЛПЭ в воде:

Из приведенных в таблице данных видно, что в случае с электронами шпоры почти не перекрываются, а при облучении альфа-частицами – перекрывание практически полное.

В целом, ЛПЭ сильно влияет на первичные выходы продуктов радиолиза. С увеличением ЛПЭ увеличиваются концентрации СР в треке, большая их часть рекомбинирует, т.е. увеличивается РХВ МП (водорода и перекиси водорода), а также обратная реакция рекомбинации радикалов Н и ОН, что приводит к уменьшению выхода разложения воды.

При больших ЛПЭ материальный баланс описывается формулой:

            G(-Н₂О) = 2G _{(Н2 )} - G _{(НО2* )} = 2 G _{(НО2* )}  +2G_{(Н2О2 )}

_{Другими словами, в этих условиях уже не до учета первичных продуктов радиолиза}

Мощность дозы

Т.е. скорость ее набора. Для ориентировки скажу, что сейчас мощность дозы в центральном канале нашей гамма-установки – примерно 0,7 Гр/с. В лучшие годы она составляла 3,5 Гр/с. Когда работал электронный ускоритель, он выдавал 10⁴ Гр/с.

При достаточно больших мощностях дозы треки располагаются близко и перекрываются уже в момент образования. Такое перекрывание отличается от перекрывания при больших ЛПЭ, когда перекрываются шпоры, т.е. перекрывание внутритрековое.

В отличие от этого, при больших мощностях дозы с малым ЛПЭ перекрывание только межтрековое.

Тем не менее, хоть механизмы и различны, но итоги похожие:

Возрастают первичные выходы МП, а выходы СР – снижаются.

Но эффекты эти проявляются лишь при очень больших P_d порядка 10¹²Гр/с, когда перекрывание треков составляет порядка 20%.

Правда, при работе с разбавленными растворами вследствие высокой начальной концентрации СР конкуренция реакции рекомбинации СР и их реакции с растворенным веществом начинает проявляться с мощности дозы порядка 10⁶ Гр/с.

Радиолиз водных растворов неорганических веществ

Для разбавленных водных растворов характерно косвенное действие ИИ, т.е. радиолиз не самих молекул и ионов растворенного вещества, а действие на них продуктов радиолиза воды.

Проявляется оно в виде окислительно –восстановительных реакциях, в газовыделении, изменении рН раствора, образованиии осадков и т.д.