2.16. РАДИАЦИОННАЯ ХИМИЯ изучает химические процессы, возбуждаемые действием ионизирующих излучений. Исследует влияние ионизирующих излучений на свойства различных материалов; разрабатывает способы их защиты от разрушения и использования ионизирующих излучений в химической технологии для радиационно-химического синтеза органических соединений (сшивка полимеров). Радиационная химия возникла после открытия Х-лучей В. Рентгеном в 1895 году и радиоактивности А. Ньепсом в 1857-61 гг. (переоткрыта А. Беккерелем в 1896 г.), которые первыми наблюдали радиационные эффекты в фотопластинках. В последующие годы исследовались радиолиз воды и водных растворов, что обусловлено интересом к биологическим эффектам радиации. Мощный стимул радиационная химия получила в связи с развитием ядерной энергетики и производством ядерного оружия. Надо было изучить радиационную стойкость ядерного топлива, различных конструкционных материалов, химические превращения теплоносителей и замедлителей в ядерных реакторах, а также вещества на всех этапах ядерного топливного цикла.
Сейчас изучена природа промежуточных активных продуктов радиолиза, измерены тысячи констант скоростей реакций в газовой, жидкой и твердой фазах неорганических и органических соединений, накоплены количественные данные о продуктах радиолиза, закономерностях изменений эксплуатационных свойств материалов.
Последовательность процессов в веществе, развивающихся после поглощения энергии излучений, условно принято делить на физическую, физико-химическую и химическую стадии. Физическая стадия происходит за время 10-16-10-15 с и включает процессы поглощения, перераспределения и рассеяния энергии. В результате ионизации и возбуждения молекул образуются ионы (М+), возбужденные ионы (М+*), электроны, возбужденные состояния молекул (М*), сверхвозбужденные состояния молекул (М**) с энергией, превышающей первый потенциал ионизации молекул, а также плазмоны – коллективное сверхвозбужденное состояние ансамбля молекул. Молекулярная система находится в энергетически неравновесном состоянии с негомогенным распределением активных частиц. Общий радиационный выход первичных заряженных и возбужденных частиц составляет 7-10 частиц/100 эВ.
На физико-химической стадии за время 10-13-10-7 с протекают реакции образовавшихся частиц, процессы передачи энергии и молекулярная система переходит в состояние теплового равновесия. На химической стадии в шпорах, блобах и коротких треках протекают реакции образовавшихся ионов, электронов, свободных радикалов друг с другом и с молекулами среды. В жидкой фазе за время порядка 10-7 с происходит выравнивание концентраций продуктов радиолиза по объему.
Одним из продуктов радиационного воздействия на жидкость является сольватированный электрон – электрон, захваченный средой в результате поляризации окружающих его молекул (гидратированный – в воде). Голубой цвет воды в солнечный день обусловлен именно наличием гидратированных электронов с временем жизни 10-5 с.
