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Nickel-63

Daten und Eigenschaften des Isotops Ni-63.



63Ni  
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

Bezeichnung des Isotops:Nickel-63, Ni-63Englische Bezeichnung:Nickel-63Symbol:63NiMassenzahl A:63Kernladungszahl Z:28 (= Anzahl der Protonen)Neutronenzahl N:35Isotopenmasse:62,9296690(5) u (Atommasse)Nuklidmasse:62,9143092 u (berechnete Kernmasse ohne Elektronen)Massenexzess:-65,5129 MeV (Massenüberschuss)Massendefekt:0,59270395600001 u (pro Atomkern)Kernbindungsenergie:552,10017879 MeV (pro Atomkern)
8,7634949 MeV (Bindungsenergie im ∅ pro Nukleon)
Separationsenergie:SN = 6,83777(6) MeV (Trennungsenergie 1. Neutron)
SP = 11,377(19) MeV (Trennungsenergie 1. Proton)
Halbwertszeit:101,2(15) JahreZerfallskonstante λ:2,171894757726 × 10-10 s-1Spezifische Aktivität α:2109589703869,1 Bq g-1
57,015937942408 Ci g-1
Kernspin:1/2-Kernmagnetisches Moment:μ(μN) = +0,496(5)Nuklearer g-Faktor:gl = 0,992Entdeckungsjahr:1951

 

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.

ZerfallProduktAnteilZerfallsenergieγ-Energie
(Intensität)
β- zu63Cu100 %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):

Bezeichnung:Ni-63Freigrenze:108 BqFreigrenze pro Gramm:100 Bq/g
Uneingeschränkte Freigabe von festen und flüssigen Stoffen.
Aktivität HRQ:60 TBqOberflächenkontamination:100 Bq cm-2Halbwertszeit:100,6 Jahre

 

Kernisomere

Kernisomere Nuklide bzw. angeregte Zustände mit der auf den Grundzustand bezogenen Aktivierungsenergie in keV.

BezeichnungAnregungsenergieHalbwertszeitKernspin
63mNi87,15(11) keV1,67(3) μs5/2-

 

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.

 

OZIsotone N = 35Isobare A = 63
1853Ar
1954K
2055Ca
2156Sc
2257Ti63Ti
2358V63V
2459Cr63Cr
2560Mn63Mn
2661Fe63Fe
2762Co63Co
2863Ni63Ni
2964Cu63Cu
3065Zn63Zn
3166Ga63Ga
3267Ge63Ge
3368As63As
3469Se63Se
3570Br
3671Kr
3772Rb
3873Sr

 

Externe Daten und Identifikatoren

CAS-Nummer:13981-37-8InChI Key:PXHVJJICTQNCMI-RNFDNDRNSA-NSMILES:[63Ni]PubChem:ID 104905Energieniveaus:NuDat 63Ni (Adopted Levels, Gammas)

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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