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將氦3冷凝為氦在發(fā)電中的好處

文章出處：責(zé)任編輯：人氣：-發(fā)表時(shí)間：2023-05-27 11:11:37【大 中 小】
將氦3冷凝為氦在發(fā)電中的好處


高純氦氣(1)



氦3是1969年美國(guó)科學(xué)家在從月球進(jìn)口的塵埃中發(fā)現(xiàn)的。氦3是氦的同位素，普通氦的原子核含有兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子，使其成為氦4。氦3也有兩個(gè)質(zhì)子，但只有一個(gè)中子。使用氦3聚合氦發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)是原子反應(yīng)溫度低，因此易于商業(yè)化。燃料和核反應(yīng)產(chǎn)物是惰性氣體，使其更安全，不會(huì)造成事故。反應(yīng)過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生不受控制的中子，這些中子可以在沒(méi)有輻射的情況下保護(hù)爐壁，而且更環(huán)保。


在發(fā)電中使用氘-氚聚變通常需要超過(guò)1億攝氏度的高溫，而充滿能量的儲(chǔ)罐外殼中的線圈需要超過(guò)-200攝氏度的低溫才能實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)。如果用氦3代替，3000萬(wàn)攝氏度的平均溫度就足夠了，所以很容易實(shí)現(xiàn)。地球上的氦氣主要來(lái)自天然氣，其中含有約千分之三的氦氣（美國(guó)的氦氣濃度最高，有些地方高達(dá)17%）。但是，天然氣中的氦含量?jī)H為百萬(wàn)分之三。盡管地球大氣層中含有十多公斤的氦，但它們都位于100公里高度的電離層下方，而且非常分散，幾乎無(wú)法收集和排放。地球上氦的總量不到100公斤。


太陽(yáng)在任何特定時(shí)刻都會(huì)產(chǎn)生大量的氦3，盡管它也會(huì)通過(guò)太陽(yáng)耀斑、日冕和其他形式不斷地被拋入太空，有些還會(huì)通過(guò)太陽(yáng)風(fēng)接近地球，但地球有大氣層和磁場(chǎng)，它會(huì)被向北和向南引導(dǎo)到?jīng)]有到達(dá)地球表面的極點(diǎn)。


月亮不同。它沒(méi)有大氣層或磁場(chǎng)，氦3直接到達(dá)月球表面并積聚在塵埃中。這就是為什么月球表面的塵埃在40億年內(nèi)含有大量的氦3。據(jù)估計(jì)，氦3每月的儲(chǔ)量?jī)H限于100萬(wàn)至500萬(wàn)噸，足以供人類(lèi)使用數(shù)千年。根據(jù)2006年的能源消耗量，美國(guó)每年可使用25噸氦-3來(lái)保證全國(guó)電力消耗，中國(guó)每年可使用10噸，世界每年可使用100噸氦-3以滿足能源需求。氦3可以用不到十分之一的可燃碳在航天飛機(jī)上往返月球4到5個(gè)月。景色很吸引人。


使用氦3的主要問(wèn)題是，現(xiàn)在才通過(guò)受控核聚變產(chǎn)生電，即使使用氦3也沒(méi)有用。只有當(dāng)受控核聚變方法成熟時(shí)，氦3才會(huì)有很大的好處。