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.