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人類有望從月球土壤中獲取清潔新能源氦-3

北京時間8月16日消息,據國外媒體報道,由于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,核能利用主要是基于核裂變技術。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,杰拉德-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,同時盡量減小核輻射強度,簡化工程復雜度。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?原因在于,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45億年的時間里,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的提取是一個極其復雜的過程。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??舛了夠蘋迷慮虺蕩釉慮蟣礱娌杉寥?,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。由于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,用航天飛機往返運輸,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???、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沖,如何保障安全是一個大難題。

氦-3提取成功后如何利用呢?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為什么沒有采用氦-3作為燃料的原因。但是,庫爾辛斯基準備采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泄??舛了夠暮俗泳郾浞從黿鼉窒抻謔笛槭以?。至少到目前之止,采用IEC技術的核子聚變反應堆,投入的能量遠遠高于產生的能量,實際效益并不高。因此,許多研究者認為,氦-3并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、采掘、提純、運輸及月球環境?;さ任侍馇娜豢瓜喙匱芯?,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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