氦-3,每噸價值200億元,為何月球有上千萬噸,而地球只有1噸?
- 發(fā)布時間:2023-01-06
- 發(fā)布者: 本站
- 來源: 原創(chuàng)
- 閱讀量:
1、在核聚變反應過程中,較輕的原子核會聚合成較重的原子核,并因為質量的損失而釋放出大量的能量,與核裂變相比,核聚變的質能轉換率更高,并且其所需的核燃料也在宇宙中廣泛存在,所以如果人類掌握了可控核聚變,那就相當于擁有了幾乎用之不盡的能量。由于直接進行氫原子核(即質子)的核聚變反應所需要的條件太高,因此人類暫時還只能從更重的原子核入手,而在可選的核聚變?nèi)剂现?,?3(He-3)可以說是最完美的了。目前人類正在研究的是氘(D)和氚(T)的核聚變,氘氚聚變的優(yōu)點是反應條件相對較低、釋放的能量高、反應所需核燃料相對比較容易獲取,但缺點是這種反應會產(chǎn)生大量的中子。(注:氘和氚都是氫的同位素,氘原子核由一個質子和一個中子構成,氚原子核由一個質子和兩個中子構成)
2、因為中子不帶電,所以沒有辦法進行磁約束,這樣就會造成核聚變裝置的內(nèi)壁會持續(xù)遭到中子的轟擊,因此需要不斷地更換內(nèi)壁,而換下來的材料也可能會因為具備放射性而變成“核廢料”,從而導致核聚變裝置的成本高昂,而且還不容易控制。需要注意的是,雖然第3種反應不會產(chǎn)生中子,但在反應過程中,核燃料中氘和氘卻可能發(fā)生核聚變(即第2種反應),這就可能會產(chǎn)生中子,相比之下,第5種反應不但釋放的能量高,并且還絕對不會產(chǎn)生中子,所以第5種反應才是最理想的,也正因為如此,氦-3才被認為完美的核聚變?nèi)剂稀?/span>氦-3好是好,但地球上的氦-3卻少得可憐,根據(jù)科學家的估算,地球上已知的氦-3儲量只有500公斤左右,也就是半噸,這也導致了氦-3非常昂貴,大概每噸價值30億美元。
3、不過好消息是,探測數(shù)據(jù)表明,月球表面就存在著大量的氦-3,初步估計其儲量有上百萬噸,是地球氦-3儲量的200萬倍,按照人類目前的能量消耗水平,這些氦-3可供全人類使用1萬年之久。相信大家在感到欣慰之余,不免也對此感到有些忿忿不平。為何月球有上百萬噸氦-3,而地球只有半噸?我們知道,太陽的光和熱其實也是來自于核聚變反應,在太陽這樣的恒星內(nèi)部,其核聚變反應主要是“質子﹣質子鏈反應”。
4、由此可見,太陽內(nèi)部其實一直在產(chǎn)生氦-3原子核,現(xiàn)在重點來了,這些氦-3原子核并不會全部都參與到“質子﹣質子鏈反應”的第3步之中,它們中的一少部分會通過太陽的輻射層和對流層來到太陽表面,并最終隨著“太陽風”一起離開太陽。太陽風其實就是太陽發(fā)出的高速帶電粒子流,其速度很快(初速度可達每秒鐘數(shù)百公里),影響范圍可以高達120天文單位,而月球與太陽的平均距離僅有1天文單位,因此就會遭到太陽風的猛烈轟擊,久而久之,太陽風中的氦-3就在月球表面“堆積”起來了。