氦-3

时间:2024-03-17 23:16:00 编辑:大鹏 来源:长期打折网

氦3的能量,为什么月球上氦3的含量如此之高?氦3的发现对世界有什么意义?,地球没有的氦3,月球为什么有?,氦3和氦4的区别...

氦3的能量
氦3的能量
提示:

氦3的能量

答:氦3是1969年美国科学家从月球带回的尘土中发现的。氦3是氦的同位素,普通氦的原子核有两个质子、两个中子,是氦4。而氦3的原子核也有两个质子,但只有一个中子。用氦3聚变成氦来发电的优势在于:核反应温度低,所以易于实现商用化。原子反应的燃料和生成物都是惰性气体,所以更安全,决不会发生事故。反应过程中不产生无法控制的中子,可以保护炉壁,无辐射,更环保。
利用氘和氚聚变发电,通常需要一亿度以上的高温,而容器的外壳通电的线圈为了实现超导,又需要零下二百多度的低温,如果改用氦3,中心高温有三千万度就够了,所以易于实现。地球上的氦气主要从天然气里提取,天然气中约含千分之三的氦气(美国的天然气中含氦气最多,有的地方竟高达17%),但天然气中的氦气中氦3却只有百万分之三,地球大气中虽有十几公斤氦3,但都在100公里高空的电离层下方,并且非常分散,几乎无法收集和提取,地球上总共氦3不足100公斤。

太阳上每时每刻都在产生大量的氦3,虽然也通过黑子爆发和日冕等形式不断向太空喷发,有些通过太阳风来到地球附近,但是却因为地球有大气和磁场,被引向南北两极,无法来到地球表面。

月亮就不同了,月球既无大气又无磁场,氦3可直接到达月球表面并在尘土中沉积,所以月球在40亿年漫长岁月的积累中,表面的尘土中含有丰富的氦3。据估计,月球的氦3储量有100万吨到500万吨,足够人类使用几千年。按照2006年的能量消费水平,美国每年使用25吨氦3就能保证全国用电量,中国用10吨就够了,全世界每年使用100吨氦3就能满足能量需求。这些氦3可以用一架航天飞机飞4到5个往返从月球运回,成本不足烧煤的十分之一。可见前景十分诱人。
氦3的应用遇到的最大的麻烦是:利用受控核聚变来发电的方法直至目前还没有研究出来,即便有了氦3也毫无用处。只有受控核聚变发电的方法成熟了,氦3就大有用武之地了。
其实,真的要到月亮上去开采氦3还有很多技术问题没有解决:在月球上10~15平方公里的面积上深3米的月球土壤才有1吨氦3,但同时还有2000吨氦4,如何把三千万立方到五千万立方月壤加热到800度让氦气跑出来?使用何种能源?另外, 如何从2000吨氦气中把这1吨氦3分离出来?航天飞机虽然能载货25吨没有问题,但氦3密度非常低,只有134.5 g/m3,是空气的九分之一,装25吨氦3就要18.6万立方米的大容器,得用一个直径50米,长100米的折叠式大皮囊挂在航天飞机后边拉回来,当接近地球时,麻烦就来了:根本落不到地面上来,航天飞机被上浮的气囊吊着,吊在一万五千米高空下不来,而且没法救援:直升机飞不了那么高,普通飞机又停不下。所以这个办法行不通。
如果加压至100公斤(10MPa),这样,用直径7米、长50米或直径5米、长100米的压力容器就可以了,但这要防止回地球时摩擦产生的高温使压力增高引起的容器爆炸,一旦爆炸,就是“鸡飞蛋打,人财两空”。若使用冷却成液氦也困难重重,主要是液氦3沸点太低了,只有-270.98°C。如何获得低温?

为什么月球上氦3的含量如此之高?氦3的发现对世界有什么意义?
提示:

为什么月球上氦3的含量如此之高?氦3的发现对世界有什么意义?

月球几乎没有大气,太阳风可直接抵达月球,所以月球上的氦3储量非常可观。科学家通过月球土壤样品估算,月球上氦3的储量至少有5亿吨。如果采用氚与氦3核聚变发电作为替代能源,全中国每年只需10多吨氦3、全世界只需100多吨,就能满足所有的能源需求。就是说,月球上的氦3足以供人类使用上万年。 据估算,只要在10~15km3范围内挖掘深度为3m的月壤,即可获得约1吨氦3。以目前全球电价和空间运输成本算,1吨氦3的价值约为300亿元人民币,用专门的飞船从月球运回1吨氦3的总费用约为3亿元,表明开发月球氦3有利可图。而且随着航天技术发展,空间运输成本肯定将大大下降。预计到2050年前后,即可实现利用氦3进行商业性核聚变发电。 开发利用月壤中的氦3将是解决人类能源危机的极具潜力的途径之一,能够满足地球人类社会长期稳定、安全清洁和廉价的能源需求。

地球没有的氦3,月球为什么有?
提示:

地球没有的氦3,月球为什么有?

哎,你说月球的氦三是怎么来的啊?氦三这么轻,他月球是怎样留住氦三呢啊?那这个问题是这样的,海滩是一种稳定的气体,它非常的轻,那地球上之所以没有海,三是因为这些气体已经逃逸,到了外太空啊,那目前氦三这个唯一的来源就是穿经过贝塔衰变以后产生的。但是的话,地球上的穿也很少呀,所以基本上已经就没有海三了。呃,月球上之所以会有海山,是因为太阳风粒子就携带了大量的氦三原子核,再加上月球,他又没有磁场,对吧?所以大量的海山就在撞击月球,然后这个氦三就会被月壤补货,所以月球中的土壤中,哎,就有了海3a。大有的同学就要问了,你说海三他这么的轻,地球的引力都留不住她,那月球是怎样留住海山的?其实的话,月球留住氦三主要靠的肯定不是,因为靠的是月壤和氦三之间微妙的电磁力,呃,其实的话,整个月球他也没有留住多少海参啊,那根据估计也就100万吨左右,这个数字并不多,就是它对于一个天体来说,这个储量是并不多的。好,下面我举个例子啊,这就像是你去吃火锅一样啊,你出来以后你一身的火锅味。那月球也一样,它在太阳风中泡了45亿年呀,那身上,呃,这个那身上多少带点太阳风,这很正常吧,这个问题是这样的。呃,好,我再补充一点啊,氦三是一种极其珍贵的战略资源啊,因为氦三和氘进行核聚变的话,不会生成中子了,所以没有放射性,非常的这个安全,那释放的能量也多。所以未来如果我们先实现了氘氚核聚变的话,那第二部肯定是要去越秀开开三的,这就是为啥我们要大力投资航天事业的原因,因为我们的未来就在星辰大海。点赞关注,我们一起学习有趣的科学知识。

氦3和氦4的区别
提示:

氦3和氦4的区别

一、组成结构不同: 1、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。 2、氦4的原子核由二颗质子和二颗中子所组成,其自旋量子数为0,是玻色子。 二、产生方式不同: 1、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。 2、氦-4的原子核即为α粒子,是α衰变的产物。许多放射性元素(如铀和钍)都会α衰变,这也是地球上氦-4的主要来源。许多恒星在进行核融合反应时,也会产生氦-4。氦-4在低于 2.17 K (−270.98°C) 时会变成超流体。 扩展资料:氦3安全性 安全资料:无毒,会导致窒息。 燃烧性:不燃烧气体 气瓶材质:铁合金,铝 DOT 标签:Green, Nonflammable Gas DOT 危险等级:2.2 UN No.: UN 1046 CAS No. :7440-59-7 参考资料来源:百度百科—氦3

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