Radiolyysi

Radiolyysi on aineen kemiallisen koostumuksen muuttamista ionisoivalla säteilyllä. Säteily tuotetaan tässä yhteydessä radioaktiivisen hajoamisen avulla, toisin kuin esim. fotolyysissä, jossa kemiallinen koostumus muuttuu intensiivisen valon seurauksena.

Säteilyn seurauksena aineen kemiallisissa sidoksissa tapahtuu katkeamisia ja uudelleenmuodostumisia. Tämä näkyy ionisaationa ja radikaalien muodostumisena, esim. veden radiolyysituotteina muodostuu vety- ja hydroksidi-ioneja, vety- ja hydroksyyliradikaaleja, vety- ja happimolekyylejä, vetyperoksidia sekä sekundaarituotteina lukuisia muita lyhytikäisiä spesieksiä. Eri tuotteiden muodostumistodennäköisyydet riippuvat säteilyn LET-arvosta, alhaisen LET-arvon säteily kuten gammasäteily tuottaa enemmän ioneita ja radikaaleja ja korkean LET-arvon säteily kuten alfasäteily enemmän molekulaarisia tuotteita.

Ilmiötä on tutkittu paljon muun muassa sen säteilysuojelumerkityksen takia. Säteilykemia tutkii mm. polymerisaatiota, haitallisten mikrobien ja orgaanisten molekyylien tuhoamista ja vedyn ja vetyperoksidin tuottamista säteilyn avulla. Radiolyysi vaikuttaa myös käytetyn ydinpolttoaineen pitkäaikaissäilytykseen.

Ydinreaktoreissa radiolyysi tuottaa prosessiveteen vapaata happea ja vetyä. Nykyaikaisissa ydinvoimalaitoksissa hapen ja vedynmuodostus reaktorin voimakkaassa säteilykentässä on haitallinen ilmiö, mutta herää luonnollisesti kysymys voisiko ilmiön valjastaa hyötykäyttöön. Asiaa on tutkittu sangen paljon ja lupaavimmalta konseptilta vaikuttaa niin sanottu homogeeninen ydinreaktori, jossa ydinpolttoaineen uranyylisulfaatti (UO₂SO₄) ja hidastinaine eli vesi muodostavat keskenään nestemäisen liuoksen. Reaktorin tuottamasta energiasta 35 % menee vedynmuodostukseen, loppu vapautuu lämpönä.

Homogeeninen reaktoriteknologia on kuitenkin tähän asti ollut hyvin marginaalisessa käytössä, eikä siitä ole käyttökokemusta laboratorioiden ulkopuolelta. Tekniikan kehittäminen teolliseen käyttöön vaatisi suuria ponnistuksia eikä lopputuloksesta olisi varmuutta. Näin ollen mielekkään taloudellisen arvion tekeminen olisi hyvin hankalaa.

Lähteet

• Berry, G. 2004. Hydrogen Production. Kirjassa: Encyclopedia of energy. Elsevier. Boston, MA, USA. ISBN 0-12-176480-X. (englanniksi)
• Choppin G., Rydberg J., Liljenzin J.O.: Radiochemistry and Nuclear Chemistry, 2nd ed. Butterworth-Heinemann Ltd., Oxford, UK, 1995 (englanniksi)
• Häussinger, P.; Lohmüller, R. & Watson, A. 2000. Hydrogen. Kirjassa: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. John Wiley & Sons. New York. ISBN 3-527-31318-4. (englanniksi)