08月
26
2024
0

氦3概念?

一、氦3概念?

氦3

氦-3 (He-3)气体 无色,无味,无臭稳定的氦气同位素气体,化学符号³He。一般储存于气瓶中的高压气体,天然氦-3含量是1.38x10-6。当其含量增加导致氧气含量低于19.5%时有可能引起窒息,需要配备自吸式呼吸面具。 分子量 3.01603 标准体积 6.032 m³/kg 沸点 -452°F(-270°C)。氚衰变可得到氦-3并放出β射线。

二、氦3燃料特点?

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。如果氦-3能在月球上直接发电,再输送回地球,还可省去飞船运输的费用呢!

三、氦-3是什么?

从20世纪90年代开始,包括中国、以色列、日本、印度等国家在内,人类掀起了新一轮的探月高潮,在这次探月高潮中,有一种神秘的元素成为世人共同的目标,它就是——氦-3

氦-3是氦的同位素,含有两个质子和一个中子。氦-3原本大量存在于太阳喷射出来的高能粒子流——太阳风中。在几乎没有大气的月球上,太阳风直接落到月球表面,日积月累,在月面的沙粒、岩石中,氦-3的含量越积越多,成了月壤重要的组成部分。

氦-3最吸引人类的就是它作为能源材料的优秀“潜质”。氘和氦-3可以进行核聚变,这种聚变不产生中子,所以放射性小,而且反应过程易于控制,可算是既无污染又安全。氦-3不仅可用于地面核电站,而且特别适合作为火箭和飞船的燃料,用于宇宙航行。从月球土壤中每提取一吨氦-3,可得到6300吨氢、70吨氮和1600吨碳。

据专家计算,如果采用氦-3核聚变发电,美国年发电总量仅需消耗25吨氦-3;中国1992年的年发电总量只需8吨氦-3,全世界一年有100吨氦-3就够了。以目前全球电价和空间运输成本算,1吨氦-3的价值约40亿美元,而且随着空间技术发展,空间运输成本肯定将大大下降。最近法国科学家宣布,2030年,利用氦-3进行核聚变发电将实现商业化。据估算,月球上有300万到500万吨的氦-3储量,能够支持地球7000年的电量!

另外氦-3在军事、医学等方面也有广大的神通,难怪1克氦-3要比1克黄金贵重三十几倍呢!

四、氦3聚变温度?

氦3的聚变的温度理论上可以达到一亿度左右

五、月球氦3作用?

氦3是氦的一种同位素。氦原子核一般由2个质子和2个中子组成,即氦?4,而氦3则少1个中子,这使它成为核聚变材料。而且,用氦?3的聚变能发电比较安全。

六、氦3如何聚变?

当氦星核中心的温度达到1亿开时,氦燃烧被点燃。 氦燃烧把三个氦原子核聚合成一个碳原子核。由此生成的碳原子核又可吸收一个氦原子核,生成氧原子核。氧原子核还可吸收一个氦原子核,生成氖原子核,不过发生这一反应的概率很低。至于氖原子核进一步吸收氦原子核的概率就更低了,可以忽略不计。恒星的氦燃烧速度比氢燃烧快得多,对于太阳,氦燃烧阶段只能持续大约20亿年。 氦-3是一种核聚变发电燃料。用氦-3进行核聚变反应具有很多优点:①反应产生的能量更大;②传统的氚核反应过程中,伴随核聚变能的产生,要产生大量的高能中子,而这些中子能够对核反应装置产生广泛的放射性损伤;相反的,若用氦- 3作为反应物,则主要产生高能质子而不是中子,对环境保护更为有利;③氚本身具有放射性,氦-3不仅没有放射性,而且反应过程易于控制。因此氦-3是一种清洁、高效、安全的核聚变发电燃料。   氦-3不仅是核聚变发电燃料,而且也是火箭和飞船的燃料,未来的载人火星飞船,可以从月球上添加这种燃料,然后飞往火星。另外,从月球土壤中每提取一吨氦-3,可得到6300吨氢、70吨氮和1600吨碳。氢也可以作火箭燃料,同时如与氧结合,还可以制成水。   月壤中氦-3的含量较为稳定。根据“阿波罗”飞行和月球探测器的结果计算分析,月壤中氦-3资源总量可达100万~500万吨。而地球上天然气可提取的氦-3 是非常少的,大约只有15~20吨。   建设一个500兆瓦的氦-3核聚变发电站,每年消耗的氦-3仅需50千克。如果美国全部采用氦-3核聚变发电, 年发电总量仅需消耗25吨的氦-3,而中国仅需要8吨。全世界的年总发电量约需100吨氦-3。换句话说,月壤中的氦-3可供应地球能源需求上千年。另外,氦-3 的能量回报率为270,原子能发电的能量回报率为20,煤为16。   将来如果在月球上建立核聚变发电站,将发出的电能传输到静止轨道上的中继卫星,再传送到位于地球上的接收站,然后再分配到各个地区,即可供用户使用。另外,也可以将月球表面的尘埃收集起来,从中分离出氦-3,然后将其变成液态带回地球。科学家计算,每年只需发射2~3艘载重50吨的货运飞船到月球上去,从月球上运回100至150吨的氦-3,即可供全人类作为替代能源使用一年,而它的运输费用只相当于目前核能发电的几十分之一

七、氦3怎么制取?

氦-3等同位素气体的分离主要方法有气体扩散法离子交换法、气体离心法,另外还有蒸馏法、电解法、电磁法、电流法等,其中以气体扩散法最成熟。“浓缩”的使用涉及旨在提高某一元素特定同位素丰度的同位素分离过程,例如从天然铀生产浓缩铀或从普通水生产重水。

气体扩散法——这是商业开发的第一个浓缩方法。该工艺依靠不同质量的同位素在转化为气态时运动速率的差异。在每一个气体扩散级,当高压气体透过在级联中顺序安装的多孔镍膜时,其轻分子气体的气体更快地通过多孔膜壁。这种泵送过程耗电量很大。已通过膜管的气体随后被泵送到下一级,而留在膜管中的气体则返回到较低级进行再循环。在每一级中,浓度比仅略有增加。浓缩到反应堆级的铀-235丰度需要1000级以上。

气体离心法——在这类工艺中,气体被压缩通过一系列高速旋转的圆筒,或离心机。同位素重分子气体比轻分子气体更容易在圆筒的近壁处得到富集。在近轴处富集的气体被导出,并输送到另一台离心机进一步分离。随着气体穿过一系列离心机,其同位素分子被逐渐富集。与气体扩散法相比,气体离心法所需的电能要小很多,因此该法已被大多数新浓缩厂所采用。

八、氦3的3指什么?

氦-3 (He-3)气体 无色,无味,无臭稳定的氦气同位素气体,一般储存于气瓶中的高压气体,天然氦-3含量是1.38x10

九、地球有多少氦3?

而据研究宇宙的科学家们所掌握的资料,最大的氦-3储量就在月球表面上。根据一些科学家的看法,正是氦-3有可能成为人类首选的电能源。氦-3的储量在整个地球上最多只有500公斤,可在月球上每平方公里就有70公斤。

十、氦3是气体吗?

实际上它是一种无色无味的氦气同位素气体,被公认为一种未来将被广泛应用的核聚变能源燃料