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为什么氦3是未来的新能源?氦3作为核聚变燃料的前景

作者:小编 日期:2020-08-24 14:04:22 点击数:

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。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,而地球的天然卫星月球上,却存在着上百万吨氦-3,这些氦-3主要来自于太阳风。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。

不同于现在用铀钚等裂变燃料,氦-3是作为核聚变燃料使用

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与相应的氘也可以进行核聚变反应,产生的电量接近400吨煤的发电量。

氦-3作为核燃料的优势

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。

氦-3虽然是非常完美的核燃料,但是开采却是异常艰难,如果要在月球开采氦-3,需要极大投入,甚至开采成本比发电效益还要高,等开发出廉价高效的宇航技术与开采技术,或许氦-3能源时代也就到来了。


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