2015 Fiscal Year Annual Research Report
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25630433
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
室屋 裕佐 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (40334320)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 放射線化学反応 / 水和電子 / 再結合 / 二量体 / 水素発生 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
放射線照射によって引き起こされる水の放射線分解反応過程を把握することは、軽水炉における構造材料の腐食・溶出の制御や、原子力事故における汚染水処理・管理において重要である。水の放射線分解に伴い水素が発生する現象は古くから知られるが、その発生メカニズムは明確となっていない。これまで水素発生に寄与する主な放射線化学反応は、水のイオン化から生成する水和電子の再結合反応であると考えられているが、同じ電荷を持つものがクーロン反発を押しのけて拡散によって十分近付き、更に周囲の水分子を巻き込んでその結合を切らなければ実現しない反応である。水和電子は短寿命であることから高速な測定手法が必要であり、ナノ秒時間分解能パルスラジオリシス法による測定を通してこれを直接追跡し、拡散反応モデルに基づく数値計算も合わせて行い二水和電子反応過程について検討を進めた。反応過程は初期分布や拡散によって支配されると考えられることから、線量率や温度、pH等の条件を詳細に変化させてナノ秒~マイクロ秒における過渡的挙動を調べた。高線量率且つ高温ほど速やかな反応が起こる一方、高pHでは長寿命化が見られた。二水和電子反応のみならずOHラジカルやプロトンといった競争反応の寄与も明らかにした。二水和電子は誘電率および密度の低下する高温側においては、お互いにクーロン斥力を感じやすいため反応半径内に近付きにくく反応性は低下することが予想されたが、反応速度定数は高温でも単調増加し速やかな反応を引き起こしていることが分かった。見かけの反応速度定数はpH依存性を持ち、アルカリ性では遅くなる傾向が観測されたが、二水和電子反応の過程で生じる中間体がOH-と相互作用し水和電子を再生する反応パスによって、真の反応速度定数とは異なることも見出された。
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