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有史以来最理想的核燃料——氦3

近几年我国的探月工程举世瞩目,探月工程的一个重要目标是开发月球新能源——“氦-3”。


氦-3,是氦的同位素之一,比我们用来填充气球的氦-4少一个中子。


据科学统计表明,按照全人类现有的能源消耗水平,只需要一百吨氦-3就可以满足全球一年的能源供应。但是按照人类现有的技术水平,能在地球上开采的氦-3连一吨都没有,于是各个航天大国都把目光瞄准了月球。


科学研究表明,从太阳上层产生的太阳风中包含了4%的氦,其中氦-3与氦-4的比例大约1:2000。


不同于地球的环境,月球没有磁场与大气层,所以这些氦-3可以直达月表,最后保留在月壤中。


经过近46亿年的日积月累, 月球地壳的浅层内至少含有上百万吨氦-3,按现有全球能源消耗估算,足够满足人类上万年的能源消耗。


用氦-3作为核燃料具有很多优点:


1、氦-3不具有放射性,所以比起现在用于核聚变的氚以及核裂变的铀与钚来说,它更容易储存运输,不会对环境造成污染,是一种清洁能源。


2、虽然氦-3+氘模式相较于氘+氘模式和氘+氚模式核聚变需要更高的反应温度,但是现有的激光加热技术与磁力约束技术完全可以实现氦-3的核试验,不需要进行大量新技术的开发。


3、氦-3核聚变可以跳过热量转化,直接转变成电能。传统核裂变式发电厂,需要通过核裂变产生热量,然后加热水,通过水蒸气来推动蒸汽轮机产生机械能,最后传递到发电机产生电能,这个过程中每一步都会造成能量损失,其中仅水蒸气推动蒸汽轮机造成的能量损失就达到60%以上。而氦-3+氘模式的核聚变可以直接产生质子,然后直接转变成电能,由于没有热力转换,它的能量转化效率可能接近70%。


4、 氦-3与氦-3在聚变过程中不产生中子,不会造成放射性污染,而且由于中子呈电中性,现有的磁约束对中子是无可奈何的,所以对现有的氢同位素聚变来说氦-3聚变对聚变设施要求更低,反应更容易控制。


科学家认为,氦-3聚变技术与氢核聚变技术类似,在2050年前可以基本成熟,6g氦-3与相应的氘进行核聚变反应产生的电量接近400吨煤的发电量,巨大的能量收益在能源问题日益突出的今天显得格外亮眼,可以说哪个国家掌握了氦-3,哪个国家就站在了未来的制高点。


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