月壤中的氦-3

2007年10月15日17:08  來源:人民網科技

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  月壤中富含稀有氣體,特別是氦-3(3He)是月球重要的核燃料資源。那麼,3He到底在月壤中的分布狀況如何?它的開發前景怎樣?

  3He等稀有氣體在不同顆粒大小的月壤中的分布也不同。粒離小於90μm的顆粒含量最高。一般地,月壤細粒粉末中稀有氣體的含量隨粒度的增大而減少。進一步分析表明,不僅月壤的顆粒大小對捕獲太陽風有直接的關系,而且月壤中的礦物組成、元素成分與結構特征等也影響其所捕獲太陽風的濃度,即相同礦物不同礦物,其稀有氣體的含量也不同,如氦-3大部分集中的顆粒小於50μm的富含鈦鐵礦的月壤中,在這些月壤中還富含氫(含量可高達2×10-3g/g)。對“阿波羅12號”探測器採集的月壤中的氦濃度測量也發現,純鈦鐵礦的氦濃度比斜長石和玻璃中的高達20倍,而斜長石中黑色的微斜長石又比淺色斜長石的氦濃度高5倍。研究表明,導致這種原因可能是緣於它們的二氧化鈦(TiO2)含量不同。

  那麼,到底月壤中存儲著多少3He呢?根據專家保守地估算,月壤中3He的資源總量為約100萬∼500萬噸。我們知道3He是一種可長期使用的、清潔、安全和高效的核聚變發電的的燃料。與氘-氚(D-T)聚變反應釋放中子相比較,由於氘-氚(D-3He)聚變反應釋放出質子,其反應所需防護的設施、材料和環保條件較D-T反應簡便、廉價。我們隻需簡單地計算一下,就可知道這500萬噸3He的真正價值。例如,建設一個500mw的D-sup>3He核聚變發電站,每年消耗3He僅50kg﹔1987年美國的發電總量若用D-3He核聚變反應發電,每年隻需消耗25噸的3He,1992年中國若用D-3He核聚變反應發電,每年隻需3He消耗約8噸。從這些簡單的例子中可以看出,開發利用月壤中的3He,將為人類提供一種可長期使用的、清潔、安全和高效的核聚變發電的燃料。

(責編:馬麗)
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