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为什么氦-3大量存在于月球

作者:小编 日期:2020-08-24 14:16:16 点击数:

氦-3是一种无色、无味、无臭、性质稳定的氦同位素。1996年,科学家发现氦-3具有作为核聚变燃料的非凡性能。采用氦-3为燃料的核聚变比用氢做燃料进行核聚变还要安全、清洁,效率更高,容易控制,产生的放射性物质微乎其微。因此,即使将氦-3核电站建在闹市区内也是安全的。

可惜的是,氦-3在地球上却难觅踪影。据估算,氦-3在全世界的总储量不超过100千克,而且大部分是由核弹头中的氚衰变而成,即使加上深海气井和火山气中氚衰变的氦-3,全世界一年最多也仅能获得10~20千克。这点“产量”,即使用作科研也显得捉襟见肘,哪里还谈得上用于核聚变燃料来发电呢!

那么,氦-3还会藏在什么地方呢?科学家发现,氦-3在月球上储量巨大,估计有100万吨氦-3嵌附在月球表层,只需加热到合适的温度,90%以上的氦-3就会释放出来。据估计,每年只需在月球上开采1500吨氦-3就可满足全世界的能源需求了;整个月球上氦-3的总储量,大约可供人类使用700年,这是个多么诱人的数字啊!

氦-3罕见于地球,却在月球上大量储存,其主要原因在于,月球作为太阳风粒子的收集器,在形成至今的40亿年时间里,有2亿~5亿吨氦-3粒子打在月球表层10~50米深的土壤内。由于月球自身没有磁场,才使氦-3粒子能在月壤内“安营扎寨”。相比之下,地球上的氦-3粒子在地球磁场的作用下,沿着地球磁力线慢慢扩散,最终被大气层“俘获”而消失。

月球还是“冶炼”氦-3的绝佳场所。那里的环境是高真空,低引力(仅为地球引力的1/6),温度高、温差大(白天可达130℃,晚上可降到-183℃),正好可将月壤加热并实施氦-3和氦-4低温分离。虽然月地路程遥远,但在月球上开采、加工氦-3,然后将其运回地球发电,其性价比还是很高的,整个过程耗能和发电产能之比高达1∶250。据计算,飞船一次可从月球运回20吨液化氦-3,几乎可供应美国一年所需的电力用燃料。


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