Radiolyse

Radiolyse

Unter Radiolyse versteht man die Zerlegung einer chemischen Bindung unter Einwirkung ionisierender Strahlung. Meist wird mit dem Begriff die Radiolyse von Wasser angesprochen.

Der Begriff setzt sich aus den Worten Radio (lateinisch radiare ‚strahlen‘) und Lyse (griechisch λύση ‚die Lösung‘) zusammen.

Bei der Endlagerung von radioaktiven Abfällen in Steinsalz wird die von den Abfallgebinden emittierte Strahlung im umgebenden Steinsalz absorbiert. Bei diesem Vorgang kommt es unter bestimmten Bedingungen zur Bildung von Strahlenschäden, wobei die Kristallstruktur des Salzes gestört und das NaCl in seine Bestandteile zerlegt werden kann. Dabei kann es auch zu explosionsartigen Rückreaktionen kommen. (RSK, Strahlenschäden in Steinsalz, 9. März 2006)

Die Radiolyse von Wasser vollzieht sich in mehreren Schritten:

  1. Unter dem Einfluss der ionisierenden Strahlung wird ein Elektron des Sauerstoffs aus der Elektronenhülle herausgebrochen. Damit entstehen H2O+ und e-.
  2. Das positiv geladene Wassermolekül zerfällt in H+ und ein OH-Radikal.
  3. Das im ersten Schritt freigesetzte Elektron kann mit einem weiteren Wassermolekül zum sog. hydratisierten Elektron reagieren. Aus diesem kann ein weiteres OH-Radikal entstehen.

In biologischen Systemen ist die Radiolyse durch die hohe Reaktivität des OH-Radikals (neben Erbgutveränderungen) ein entscheidender Mechanismus der schädlichen Wirkung ionisierender Strahlung.

Im technischen Bereich kann eine Radiolyse-Reaktion im primären Kühlkreislauf von Atomkraftwerken, insbesondere von Siedewasserreaktoren auftreten. Die darauf folgende Entstehung von elementarem Wasserstoff und Sauerstoff birgt die Gefahr einer Rohrexplosion durch die Knallgasreaktion in sich. Durch Radiolyse entstandener Sauerstoff hat wahrscheinlich während des GAUs im Kernkraftwerk Three Mile Island zusammen mit durch Oxidation von Zirkonium entstandenem Wasserstoffgas Knallgas erzeugt und eine gewaltige Explosion im Bereich des Containments erzeugt. Ein ähnlicher Prozess wird als Ursache des Störfalls im deutschen Kernkraftwerk Brunsbüttel am 14. Dezember 2001 vermutet.

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