Нікель-63

Нікель-63 Таблиця ізотопів
Загальні відомості
Назва, символ	Нікель-63,^63Ni
Нейтронів	35
Протонів	28
Властивості ізотопу
Період напіврозпаду	101,2 р[1]
Продукти розпаду	^63Cu
Атомна маса	62,9296690±0,0000005[1] а.о.м
Спін	1/2-[1]
Дефект маси	-65512,9±0,4[1] кеВ
Канал розпаду	Енергія розпаду
β-[1]	0,066977±0,000015[1] МеВ

Нікель 63 (^63Ni) — ізотоп нікелю, масове число якого дорівнює 63: його атомне ядро має 28 протонів і 35 нейтронів, має спін 1/2- і атомну масу 62,929669 г/моль. Він характеризується надлишком маси(інші мови) −65 512,9 keV і енергією зв'язку ядра на нуклон 8763,50 keV.[1] Це радіонуклід, якого не існує в природі. Цей синтетичний радіоізотоп(інші мови) можна штучно отримати лише на ядерних установках[2].

Він продавався у складі сполук ${\displaystyle {\ce {NiCl_2}}}$ та ${\displaystyle {\ce {Ni(NO2)_2}}}$[2]^:3.

Характеристики

Це чистий β-випромінювач.[1]. Період напіврозпаду становить 101,2 р, і під час розпаду утворюється стабільний ізотоп міді ^63Cu.[1] Масова активність: 2,1×10^12 Бк/г[2]^:2.

Походження

• ^63Ni є переважно одним із продуктів активації(інші мови), присутніх у місцях зберігання низькоактивних радіоактивних відходів ядерного паливного циклу . Beaselay (1986) висловив думку, що «реактор потужністю 900 МВт, який пропрацював 40 років на 80 % його потужності містить у своїй структурі на момент демонтажу приблизно 4×10^16 Бк ^63Ni»[3]. Його можна знайти поблизу ядерних об’єктів після витоку, можливо, пов’язаного з тритієм.
• Також утворюється при ядерних вибухах та ядерних випробуваннях в атмосфері. Наприклад, у 1954 році на атолі Бікіні було виявлено до 2,7 Бк на грам зразка[2]^:3. Вважається, що радіоізотопів нікелю більше немає в атмосфері Землі. Він залишається в ґрунті та відкладеннях, наприклад, виміряний у Швеції на рівні 1 Бк/м^2 у перерахунку на радіоактивність, без Чорнобильської катастрофи в 1986 році, яка значно збільшила цей рівень.[2]^:4
• Він може бути присутнім у відходах деяких лабораторій[2]^:3.

Екологічна кінетика

Згідно з наявними даними, ^63Ni, що осідає на землі, адсорбується там приблизно на 90%[2]^:5.

У прісній воді він має тенденцію приєднуватися до опадів або зважених часток(інші мови) і може забруднювати водорості та водні рослини[2]. Деякі рослини дуже сильно його накопичують[2].

Як і багато перехідних металів, він тим більше розчинний і рухливий у ґрунті при низькому рН (кислий грунт)[2]. Він може утворювати комплексні сполуки і захоплюватися різними хелатоутворювачами (EDTA, DTPA(інші мови), щавлевою кислотою, лимонною кислотою тощо), що може зменшити його сорбцію мінералами ґрунту[2].

Рослини можуть вловлювати його, при цьому він розподіляється досить рівномірно всередині рослини (без особливого накопичення в насінні, плодах або бульбах)[2].

Тварини можуть проковтнути його. Ссавці виділяють значну його частину протягом 24 годин, решта однорідно розподіляється в організмі, де зберігається протягом тривалого часу (біологічний період напіввиведення: від 500 днів у людини)[2].

Риба переважно накопичує його в шкірі та нутрощах. Ракоподібні фіксують його в підшлунковій залозі та зовнішньому скелеті, тоді як молюски концентрують його у своїх мушлях[2].

Його радіотоксичність вважається помірною[2]^:2.

Застосування

Розглядався у ряді конструкцій радіонуклідних батарей.[4][5][6][7] Китайська компанія Betavolt Technology представила лаку батарею. 3-вольтова батарея забезпечить потужність 100 мікроват протягом 50 років, достатньо для забезпечення загальної енергії 0,044 кВт-год[8].

Також широко використовується для створення потоку електронів у детекторах захоплення електронів(інші мови), які використовуються в газовій хроматографії.[9][10]

Примітки

1. Nubase 2020. www-nds.iaea.org (англ.). Процитовано 1 жовтня 2024.
2. Fiche radionucléide nickel 63 et environnement (PDF) (фр.). IRSN(інші мови). 13/09/2002. Процитовано 14 жовтня 2024.
3. Beasley, T.M. (1986-01). Nickel-63 in Columbia River sediments below the Hanford Reservation. Journal of Environmental Radioactivity (англ.). Т. 4, № 1. с. 1—10. doi:10.1016/0265-931X(86)90017-2. Процитовано 20 жовтня 2024.
4. Zuo, Guoping; Zhou, Jianliang; Ke, Guotu (2013-12). A Simple theoretical model for 63Ni betavoltaic battery. Applied Radiation and Isotopes (англ.). Т. 82. с. 119—125. doi:10.1016/j.apradiso.2013.07.026. Процитовано 19 жовтня 2024.
5. Uhm, Young Rang; Choi, Byoung Gun; Kim, Jong Bum; Jeong, Dong-Hyuk; Son, Kwang Jae (2016-06). Study of a Betavoltaic Battery Using Electroplated Nickel-63 on Nickel Foil as a Power Source. Nuclear Engineering and Technology (англ.). Т. 48, № 3. с. 773—777. doi:10.1016/j.net.2016.01.010. Процитовано 19 жовтня 2024.
6. Munson, C E; Gaimard, Q; Merghem, K; Sundaram, S; Rogers, D J; de Sanoit, J; Voss, P L; Ramdane, A; Salvestrini, J P (24 січня 2018). Modeling, design, fabrication and experimentation of a GaN-based, 63 Ni betavoltaic battery. Journal of Physics D: Applied Physics. Т. 51, № 3. с. 035101. doi:10.1088/1361-6463/aa9e41. ISSN 0022-3727. Процитовано 19 жовтня 2024.
7. Dolgyi, Alexey; Redko, Sergey; Bandarenka, Hanna; Shapel, Aliaksandr; Bondarenko, Vitaly (4 червня 2012). Beta-Battery Based on 63 Ni/Macroporous Silicon. ECS Meeting Abstracts. Т. MA2012-02, № 5. с. 359—359. doi:10.1149/MA2012-02/5/359. ISSN 2151-2043. Процитовано 19 жовтня 2024.
8. Nuclear battery could give us smartphones that never need to charge. The Independent (англ.). 1 лютого 2024. Процитовано 14 жовтня 2024.
9. Dash, Ashutosh; Udhayakumar, J.; Kumar, Manoj; Shukla, Rakesh; Gandhi, Shyamala S.; Tyagi, A. K.; Venkatesh, Meera (2011-11). Development of a micro electrochemical cell for in-situ deposition of 63 Ni for use in electron capture detector (ECD) in gas chromatography (PDF). Radiochimica Acta (англ.). Т. 99, № 11. с. 733—741. doi:10.1524/ract.2011.1862. ISSN 0033-8230. Процитовано 20 жовтня 2024.
10. Lubkowitz, J.A.; Montoloy, D.; Parker, W.C. (1973-01). A comparative study of the 147Pm and 63Ni electron capture detectors under identical geometrical conditions. Journal of Chromatography A (англ.). Т. 76, № 1. с. 21—29. doi:10.1016/S0021-9673(01)97774-X. Процитовано 20 жовтня 2024.