人類未來有望從月球土壤中獲取清潔新能源氦-3

2020-12-05 中國網

北京時間8月16日消息,據國外媒體報導,由於世界石油價格的持續飛漲,越來越多的國家和組織開始把目光轉向了月球,因為在月球的土壤中含有大量的氦-3。而氦-3這種在地球上很難得到的物質是清潔、安全和高效的核聚變發電燃料,可以提供無毒而且無放射性的能源,因此也被科學家們稱為「完美能源」。

當前,核能利用主要是基於核裂變技術。一個較大的核子分裂為多個較小的核子,同時釋放出巨大能量。其實,還有另外一種核能利用技術,即聚變。聚變過程同樣會釋放巨大能量。到目前為止,正式投入商業運營的核子聚變反應堆還沒有出現。但是,一個國際核聚變研究項目已經在法國卡達拉舍開始實施,即「國際熱核聚變實驗堆」(ITER)。在ITER原形中,核反應其實就是氫的兩種同位素氘和氚的聚變反應。氘和氚聚變反應堆存在許多問題。首先,氚輻射強,危害大;其次,氚是核武器的重要成分之一,必須要謹慎使用;第三,氘和氚聚變反應堆可能會放射出大量的高能中子,造成反應堆的結構性破壞。

因此,傑拉德-庫爾辛斯基和其他科學家都強烈建議,人類應使用非放射性物質氦-3替換氚。使用氦-3的最大好處就是可以最大限度地減少高能中子的數量,同時儘量減小核輻射強度,簡化工程複雜度。既然氦-3具有如此的優越性,為何沒有引起科學家們的重視呢?原因在於,地球上的氦-3非常罕見。僅有的一小部分,也是從核武器中提取出來的副產品。本來,太陽光中含有大量的氦-3。但是,地球磁場卻將這些氦-3粒子拒之門外。月球上卻不會出現如此現象。據估算,在45億年的時間裡,月球總共從太陽光中吸收了一百萬噸到五百萬噸的氦-3物質。月球巖石中,氦-3物質的比例大約為十億分之十到二十。這一數據表明,提取一噸氦-3物質需要數億噸的月球土壤或巖石。但在發電量相同的情況下,使用月球能源氦-3的花費只是目前核電站發電成本的10%,

氦-3的提取是一個極其複雜的過程。人們首先需要將月球土壤加熱到700攝氏度以上,才可以從中提取到氦-3。庫爾辛斯基計劃利用月球車從月球表面採集土壤,同時聚焦太陽光能進行加熱提取。當然,整個過程需要付出高昂的代價。由於100噸的核燃料氦-3就可以滿足地球上1整年的能源需求,所以即使月球蘊藏氦-3約為100萬噸,就可滿足全球數千年的電力需要。俄羅斯科學家認為,每燃燒1千克氦—3便可產生19兆瓦的能量,足夠莫斯科市照明用6年多。美國航天專家指出,用太空梭往返運輸,一次可以運回20噸液化氦-3,足以供應美國一年的電力所需。開發、運送月球上的能源還有很多難題需要解決。比如,要實現月球和地球之間的人、貨運輸,首先要有足夠大推力的運載火箭。另外,要在沒有大氣包裹的月球表面著陸,主要只能靠反推火箭來緩衝,如何保障安全是一個大難題。

氦-3提取成功後如何利用呢?這同樣是一個技術難題。氦-3的燃燒比氫同位素燃燒需要更高的初始能量。這也是ITER為什麼沒有採用氦-3作為燃料的原因。但是,庫爾辛斯基準備採用另一完全不同的技術來實現聚變反應,即所謂的「慣性靜電限制」(IEC)技術。IEC技術是利用電場將高速運動的核子相互聚合在一起,可以有效限制核子外洩。庫爾辛斯基的核子聚變反應僅僅局限於實驗室原型。至少到目前之止,採用IEC技術的核子聚變反應堆,投入的能量遠遠高於產生的能量,實際效益並不高。因此,許多研究者認為,氦-3並不合適作為核子聚變反應的首選燃料。但是,氦-3有可能成為下一世紀地球的重要能量來源之一。

但科學家們同時也表示,雖然人類已經對月球進行了很多次探索,取得了大量的數據,但要在月球上建立基地,實際開發利用月球資源和環境,還有一個漫長的過程。各國科學家正圍繞月球上氦-3的儲量、採掘、提純、運輸及月球環境保護等問題悄然開展相關研究,但認為數之內難以取得突破性進展。作者:劉妍 來源:新浪

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    氦-3人類未來的新能源   ①氦-3是一種清潔、安全和高效率的核融合發電燃料。開發利用月球土壤中的氦-3將是解決人類能源危機的極具潛力的途徑之一。   ②氦-3是氦的同位素,含有兩個質子和一個中子。它有許多特殊的性質。根據稀釋製冷理論,當氦-3和氦-4以一定的比例相混合後,溫度可以降低到無限接近絕對零度。
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    在這裡為大家介紹一種在遠期可能成為地球重要能源的物資,那就是氦-3。氦-3是氦的同位素之一,元素符號為3He,它的原子核由二顆質子和一顆中子所組成,是穩定同位素。根據一些科學家的看法,正是氦-3有可能成為人類將來首選的發電能源。氦-3的儲量在整個地球上最多只有500公斤,可是在月球的土壤裡儲量豐富。
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  • 月球上氦-3發電能夠供人類用幾萬年,可為什麼沒有人去採集呢?
    關於氦-3這種東西,很了解它的人並不多,實際上它是一種無色無味的氦氣同位素氣體,被公認為一種未來將被廣泛應用的核聚變能源燃料,因為氦-3可以和氫的同位素發生核聚變反應,但是與一般的核聚變反應不同,氦-3在聚變過程中不產生中子,所以放射性小,而且聚變反應過程易於控制,既環保又安全,所以有這種原材料做基礎的話
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  • 嫦娥5號帶回的氦-3如此強悍,月球會不會被開發成國家5A景區
    首先這次嫦娥5號能夠從月球上帶回2公斤的月球土壤,已經讓我國成功超越前蘇聯,成為世界第二個帶2公斤以上月球土壤的國家,把歐洲,日本印度之流遠遠甩在身後。也是美國阿波羅計劃,前蘇聯之後,人類首次從月球帶土壤回來。意義十分重大。
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    其中就有氦-3及氦「家族」,也就是為什麼,氦被稱為「太陽元素」。然而,地球有大氣層的保護,進入地球的氦-3非常稀少,據說全球總量只有半噸。而在月球,幾乎沒有大氣,所以太陽風帶的粒子可以安然地落到月球表面,經過日積月累,在月球表面的沙粒、巖石中,氦-3越積越多,成為了月球土壤的重要組成部分。據科學家對月球的探測數據,月球上有高達500萬噸的氦-3儲量,這個數據很是驚人。
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  • 完美能源氦-3,地球只有半噸可用,月球卻有百萬噸
    關於氦-3這種東西,很了解它的人並不多,實際上它是一種無色無味的氦氣同位素氣體,被公認為一種未來將被廣泛應用的核聚變能源燃料,因為氦-3可以和氫的同位素發生核聚變反應,但是與一般的核聚變反應不同,氦-3在聚變過程中不產生中子
  • 月球上有氦-3,以後真能做到用電自由,不再怕拉閘限電嗎?
    「終極能源」江湖上有一種傳聞,說是月球上有一種東西叫「氦-3」,它是人類未來的終極能源,有了它,我們將有用不完的電,並且電費便宜到不可想像的地步。說起氦-3,你會很自然地想起核聚變,它是一種核聚變燃料。我們知道在太陽的中心時刻都在發生核聚變,因此大家習慣地將正在研製中的核聚變裝置稱為「人造太陽」,意思是它能為我們帶來源源不斷的清潔能源。
  • 人類探月史之三,「嫦娥一號」繪製月球全景圖,美國探尋礦產氦3
    二、1998年1月6日,美國發射了「月球勘探者號」,這是1972年的阿波羅17號後美國發射的第一個探月器。與以往的阿波羅登月任務不同,這是一個在100千米上空對月球進行全面勘察的衛星,為人類未來建立基地以及星際探索的跳板提供全面的數據。勘察的任務就是找水、找空氣、找礦,月面上大量存在的「完美能源」氦3就是勘探任務之一。
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