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氦3是未来的清洁能源,为什么地球上很少,而月球上很多?

2019-06-25  红色火眼

主要是由于地球大气层和磁场,阻碍了太阳辐射中的氦-3原子到达地球。

氦-3是最理想的核聚变清洁能源,不仅释放能量很高,而且聚变过程没有中子放出(3He+3He→4He+2(1H),ΔE=12.860MeV),一旦人类商用可控核聚变实现,那么氦-3将是人类最重要的能源之一。

整个地球上的氦-3元素,基本都是由氚核(超重氢)通过β衰变得到,氚的丰度本来就稀少,所以地球上的氦-3元素更是少得可怜,提纯成本非常高,地球上能被人类利用的氦-3总量只有半吨左右。

但是月球上的氦-3就非常丰富,据估计,整个月球能被开采的氦-3元素,高达70多万吨,如果全部用于核聚变反应,可为人类提供数千年的能源供给。

在太阳内部,进行着氢元素向氦元素聚变的过程,其中有一步反应,是一个氕核与氘核聚变,结合为氦-3:

2D+1H→3He+γ,ΔE=5.494MeV;

这一反应主要在恒星很小的一个核心区域进行,大部分氦-3会继续聚变为稳定的氦-4,只有极少一部分氦-3元素,会脱离反应区,然后到达太阳表面,经太阳风吹拂向四周。

月球没有磁场和大气,太阳风中的氦-3元素会直达月面,并均匀分布在月球土壤之中;但是地球厚厚的大气层以及地磁场,把氦-3元素阻挡在外,根本无法到达地面,这就是地球上氦-3元素稀少,而月球上很多的原因。

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