| 63 | Ni | |
| 28 |
Nickel-63 ist ein Radioisotop des chemischen Elements Nickel, das neben den elementspezifischen 28 Protonen 35 Neutronen im Atomkern aufweist, woraus die Massenzahl 63 resultiert. Der Atomkern des Nuklids zerfällt mit einer Halbwertszeit von 101,2 Jahren zum stabilen Isotop Kupfer-63.
Nickel-63 ist ein nur künstlich zugängliches radioaktives Isotop, das in der Natur nicht auftritt. Synthetisch wird 63Ni durch Neutronenbestrahlung des stabilen (und angereicherten) Isotops Nickel-62 in einem Kernreaktor (Reaktion: 62Ni(n, γ)63Ni) hergestellt und mittels Gaszentrifugation angereichert.
Siehe auch: Übersicht über die Nickel-Isotope.
Allgemeine Daten
8,7634949 MeV (Bindungsenergie im ∅ pro Nukleon)
SP = 11,377(19) MeV (Trennungsenergie 1. Proton)
57,015937942408 Ci g-1
Radioaktiver Zerfall
Nickel-63 ist ein weicher, reiner β-Strahler mit einer durchschnittlichen Energie von 17,425(6) keV und einer maximalen Energie von 66,977(15) keV.
Halbwertszeit HWZ = 101,2(15) Jahre bzw. 3,19144 × 109 Sekunden s.
| Zerfall | Produkt | Anteil | Zerfallsenergie | γ-Energie (Intensität) |
|---|---|---|---|---|
| β- | 63Cu | 100 % | 0,066977(15) MeV |
Ausgangsnuklide
Direktes Mutternuklid ist: 63Co.
Verwendung
Als β--Strahler (Betastrahler) emittiert Nickel-63 beim radioaktiven Zerfall Elektronen. Das Isotop wird daher als Elektronenquelle zum Beispiel in Elektroneneinfangdetektoren oder in Ionengeneratoren bei der Ionen-Mobilitäts-Spektrometrie eingesetzt.
In jüngerer Zeit gibt es Medienberichte über den Einsatz von Ni-63 in so genannten Beta-Voltaik-Stromquellen; diese wandeln die radioaktive Strahlung in elektrischen Strom um und lassen sich auf Grund der kleinen Bauart voraussichtlich auch in tragbaren Geräten als Batterie- bzw. Akku-Ersatz einsetzen. Hierzu ist die Forschung bzw. die technische Umsetzung allerdings noch nicht abgeschlossen.
Der Betavoltaik-Effekt bewirkt analog zur Photovoltaik die Bildung von Elektron-Loch-Paaren in Halbleitern mit p-n-Übergang, wodurch es zu einem Stromfluss kommt - hier allerdings unter dem Einfluss von β-Partikeln und nicht durch Lichteinwirkung.
Strahlenschutz
Die Strahlenschutzverordnung (StrlSchV) führt für das Isotop Nickel-63 folgende Freigrenzen, Freigabewerte sowie andere Werte als radioaktive bzw. hochradioaktive Strahlenquelle auf (Weitere Daten, Erläuterungen: siehe dort):
Uneingeschränkte Freigabe von festen und flüssigen Stoffen.
Kernisomere
Kernisomere Nuklide bzw. angeregte Zustände mit der auf den Grundzustand bezogenen Aktivierungsenergie in keV.
| Bezeichnung | Anregungsenergie | Halbwertszeit | Kernspin |
|---|---|---|---|
| 63mNi | 87,15(11) keV | 1,67(3) μs | 5/2- |
Isotone und Isobare Kerne
Die folgende Tabelle zeigt zum Nuklid Nickel-63 isotone (gleiche Neutronenzahl N = 35) und isobare (gleiche Nukleonenzahl A = 63) Atomkerne. Natürlich auftretende Isotope sind grün markiert; hellgrün = Radionuklide.
| OZ | Isotone N = 35 | Isobare A = 63 |
|---|---|---|
| 18 | 53Ar | |
| 19 | 54K | |
| 20 | 55Ca | |
| 21 | 56Sc | |
| 22 | 57Ti | 63Ti |
| 23 | 58V | 63V |
| 24 | 59Cr | 63Cr |
| 25 | 60Mn | 63Mn |
| 26 | 61Fe | 63Fe |
| 27 | 62Co | 63Co |
| 28 | 63Ni | 63Ni |
| 29 | 64Cu | 63Cu |
| 30 | 65Zn | 63Zn |
| 31 | 66Ga | 63Ga |
| 32 | 67Ge | 63Ge |
| 33 | 68As | 63As |
| 34 | 69Se | 63Se |
| 35 | 70Br | |
| 36 | 71Kr | |
| 37 | 72Rb | |
| 38 | 73Sr |
Externe Daten und Identifikatoren
Literatur und Quellen
[1] - Andrey Krasnov et al.:
A nuclear battery based on silicon p-i-n structures with electroplating 63Ni layer.
In: Nuclear Engineering and Technology, 51, 8, 1978-1982, (2019), DOI 10.1016/j.net.2019.06.003.
[2] - Sergey I. Maximenko:
The perspectives of diamond for 3H and 63Ni betavoltaic power sources, comparison with 4H–SiC.
In: AIP Advances 13, 105021, (2023), DOI 10.1063/5.0162635.
Letzte Änderung am 13.01.2024.
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