Радиолиз двуокиси углерода

Углекислый газ под давлением используется как теплоноситель в канальных ядерных реакторах на слабообогащенном уране с графитовым или тяжеловодным замедлителем (например, установка КС-150 в Словакии). При мощности дозы, характерной для гамма-излучения на исследовательских установках, СО достаточно стабилен, так как главные продукты его радиолиза ( СО и О₂ ) гибнут в, так называемых, обратных реакциях.

Первичные процессы:

		СО2+ + е- ( 4. 1 )
		СО+ + О + е- ( 4. 2 )
	h
CО2
		О+ + СО + е- ( 4. 3 )
		С+ + 2О + е- ( 4. 4 )

СО₂ СО₂^* СО + О ( 4. 5 )

Основные ион-молекулярные реакции:

СО₂⁺ + СО₂ + СО₂ (СО₂)₂⁺ + СО₂ ( 4. 6 )

СО⁺ + СО₂ СО₂⁺ + СО ( 4. 7 )

С⁺ + СО₂ СО⁺ + СО ( 4. 8 )

О⁺ + СО₂ О₂⁺ + СО ( 4. 9 )

В результате этих реакций образуются молекулы CО и положительные ионы (СО₂)₂⁺ и О₂⁺ . Ионы (СО₂)₂⁺ относятся к типу кластерных, способных, в отличие от простого иона СО₂⁺ , реагировать с СО:

(СО₂)₂⁺ + СО [ СО(СО₂)₂ ]⁺ ( 4. 10 )

Молекулярный кислород образуется в следующих реакциях:

О + О О₂ ( 4. 11 )

О₂ + е^- О₂^- ( 4. 12 )

О₂^- + О₂⁺ О₂ + 2О ( 4. 13 )

Выход ионов углерода чрезвычайно мал и, кроме того, углерод быстро расходуется в реакциях с оксидами. Окись углерода и кислород участвуют в обратных реакциях, например:

СО + О СО₂ ( 4. 14 )

О₂^- + (СО₂)₂⁺ 2СО₂ + О₂ ( 4. 15 )

При высокой мощности дозы, например, при облучении ускоренными электронами или в активной зоне ядерных реакторов выходы СО и О₂ возрастают, что обусловлено эффективным протеканием реакций ионов:

е^- + [ СО(СО₂)₂ ]⁺ 2СО + О₂ + СО. ( 4. 16 )

Существенно влияют на радиолиз СО₂ примеси воды. Экспериментально установлено, что в неосушенном СО₂ выход СО чрезвычайно низок, а во влажном - СО не образуется вовсе. Этот эффект связывают с ускорением обратного окисления образовавшейся окиси углерода за счет кластерных ионов типа О₂⁺ (Н₂О)_m(СО₂)_n .