Изотоп гелий-3 на Луне. Помимо нового минерала, в лунном грунте была обнаружена большая концентрация изотопа гелия-3. Гелий-3 является побочным продуктом реакций, протекающих на Солнце. Запасы гелия-3 на Луне исследователи оценили в около 1,3 млн тонн. Избирательное обогащение лунного реголита солнечным гелием в зависимости от минерального состава приводит к неоднородному региональному распределению месторождений изотопов гелия на Луне.
Выходцы из Blue Origin собрались добывать гелий-3 на Луне в скором будущем
Но для выделения из него энергии нужно приложить немало сил нагреть его до сотен миллионов градусов, чтобы запустить термоядерную реакцию. В природе подобные процессы происходят в недрах звёзд. Люди подобную реакцию могут повторить пока только в военных целях водородная бомба. Чтобы удержать такую энергию в каком-нибудь месте и использовать в своих целях, нужны более сложные технологии. Одним из теоретических вариантов являются термоядерные реакторы токамаки , в которых изначально планировалось синтезировать гелий из дейтерий-тритиевой смеси.
Главный недостаток системы — высокая радиоактивность трития, период полураспада которого составляет всего 12,5 лет. В промышленном реакторе внутренние стенки камеры сгорания необходимо будет менять через каждые несколько лет из-за радиационного разрушения материала. Кроме того, выделяемую энергию уносят в основном нейтроны, не имеющие электрического заряда и плохо взаимодействующие с веществом, что усложняет её сбор. Одним из лучших альтернатив является замена трития на гелий-3.
Реакции дейтерий-гелиевой смеси практически радиационно безопасны, так как в них используются только стабильные ядра, и не производят неудобные нейтроны. Что такое гелий-3 и где его искать Из химии мы знаем, что гелий — это инертный одноатомный газ без цвета, вкуса и запаха, являющийся вторым по распространенности во Вселенной элементом после водорода. Однако на Земле его содержание крайне мало. Более того, на нашей планете при распаде радиоактивных химических элементов вылетают альфа-частицы — ядра гелия-4.
Гелий-3 же в относительно больших количествах содержится в космическом гелии, который образуется, например, на Солнце при термоядерных реакциях. Данный газ очень лёгкий, поэтому, попадая в атмосферу Земли, он быстро улетучивается.
Ядерные реакции в этом смысле подобны химическим то есть реакциям преобразования молекул : каждое составное вещество, будь то молекула или атомное ядро, характеризуется энергией связи, которую необходимо потратить, чтобы разрушить соединение, и которая высвобождается при его образовании. Когда энергия связи продуктов реакции выше, чем исходных материалов, - реакция идет с выделением энергии, и, если научиться ее забирать в том или ином виде, исходные вещества можно использовать как топливо. Из химических процессов наиболее эффективна в этом смысле, как известно, реакция взаимодействия с кислородом - горение, которая сегодня служит основным и незаменимым источником энергии на электростанциях, на транспорте и в быту еще больше энергии выделяется в ходе реакции фтора, особенно молекулярного, с водородом; однако и сам фтор, и фтористый водород - вещества чрезвычайно агрессивные. Поэтому тонна ядерного топлива заменяет многие миллионы тонн нефти. Однако синтез не зря называется термоядерным: чтобы преодолеть электростатическое отталкивание при сближении двух положительно заряженных атомных ядер, нужно как следует разогнать их, то есть нагреть ядерное топливо до сотен миллионов градусов вспомним, что температура есть мера кинетической энергии частиц. По сути, при таких температурах мы имеем дело уже не с газами или жидкостями, а с четвертым состоянием вещества - плазмой, в которой нет нейтральных атомов, а есть только электроны и ионы. В природе подобные условия, подходящие для синтеза, существуют лишь в недрах звезд. Солнце своей энергией обязано так называемому гелиевому циклу реакций: синтезу ядра гелия-4 из протонов.
В звездах-гигантах и при взрывах сверхновых рождаются и более тяжелые элементы, формируя, таким образом, все разнообразие элементов во Вселенной. Правда, считается, что часть гелия могла образоваться и непосредственно при рождении Вселенной, во время Большого взрыва. Солнце в этом смысле не самый эффективный генератор, потому что оно горит долго и медленно: процесс тормозит первая и самая медленная реакция синтеза дейтерия из двух протонов. Все следующие реакции идут гораздо быстрее и немедленно пожирают доступный дейтерий, в несколько этапов перерабатывая его в ядра гелия. В результате, даже если предположить, что в синтезе участвует только одна сотая солнечного вещества, находящаяся в его ядре, энерговыделение составляет всего лишь 0,02 ватта на килограмм. Впрочем, именно этой медлительности, объясняемой в первую очередь небольшой, по звездным меркам, массой светила Солнце относится к категории субкарликов и обеспечивающей постоянство потока солнечной энергии на многие миллиарды лет, мы обязаны самим существованием жизни на Земле. В звездах-гигантах преобразование материи в энергию идет значительно быстрее, но в результате они сжигают себя полностью за десятки миллионов лет, не успев даже толком обзавестись планетными системами. Задумав провести термоядерный синтез в лаборатории, человек собирается таким образом перехитрить природу, создав более эффективный и компактный генератор энергии, чем Солнце. Однако мы можем выбрать гораздо более легко осуществимую реакцию - синтез гелия из дейтерий-тритиевой смеси. Планируется, что проектируемый международный термоядерный реактор - токамак "ИТЕР" сможет достичь порога зажигания, от чего, впрочем, еще очень и очень далеко до коммерческого использования термоядерной энергии см.
Основная проблема, как известно, состоит в том, чтобы удержать плазму, нагретую до нужной температуры. Так как никакая стенка при такой температуре не избежит разрушения, то удерживать плазменное облако пытаются магнитным полем. В водородной бомбе задача решается взрывом небольшого атомного заряда, сжимающего и нагревающего смесь до необходимой кондиции, но для мирного получения энергии этот способ мало подходит. О перспективах так называемой взрывной энергетики см. Главный недостаток дейтерий-тритиевой реакции - высокая радиоактивность трития, период полураспада которого составляет всего 12,5 лет. Это самая радиационно-грязная из доступных реакций, причем настолько, что в промышленном реакторе внутренние стенки камеры сгорания необходимо будет менять через каждые несколько лет из-за радиационного разрушения материала. Правда, наиболее вредные радиоактивные отходы, требующие бессрочного захоронения глубоко под землей из-за большого времени распада, при синтезе не образуются совсем. Другая проблема заключается в том, что выделяемую энергию уносят в основном нейтроны. Эти не имеющие электрического заряда частицы не замечают электромагнитного поля и вообще плохо взаимодействуют с веществом, так что отобрать у них энергию непросто. Реакции синтеза без трития, например с участием дейтерия и гелия-3, практически радиационно безопасны, так как в них используются только стабильные ядра и не производятся неудобные нейтроны.
Исследователям из Пекинского научно-исследовательского института геологии урана удалось выделить из своего образца единственную частицу материала, который они назвали «камень Чанъэ». Размер фрагмента вещества составляет одну десятую часть ширины человеческого волоса. Команде ученых пришлось использовать высокотехнологичные процессы, чтобы выделить минерал из более чем 14 тыс. Футурология Миссия «Луна»: когда и как начнется колонизация спутника Земли Энергетическое спасение Открытие нового лунного минерала может улучшить понимание истории Луны и ее современного состава. Однако непосредственно камень Чанъэ может иметь более прямое влияние на человечество.
Дело в том, что он содержит гелий-3 — разновидность атомов гелия, которая редко встречается на Земле. При этом считается, что его в изобилии можно найти на Луне. По некоторым оценкам, в первых нескольких метрах поверхности его может быть до 1,1 млн тонн.
По оценкам специалистов минимальный объем гелия-3 на Луне составляется около 500 тысяч тонн, по более оптимистичным оценкам его там не менее 10 млн. При реакции термоядерного синтеза, когда в реакцию вступает 0,67 тонны дейтерия и 1 тонна гелия-3 выделяется энергия, которая эквивалентна энергии сгорания 15 млн. При этом стоит отметить тот факт, что в настоящее время еще необходимо изучить техническую возможность осуществления подобных реакций. Да и добыча этого вещества на Луне не будет легкой.
Энергетика на Гелие-3
| Луна . Гелий-3: новый источник энергии для космических путешествий . | Запасов же гелия-3 на Луне около 1 млн. т. Таким образом, их хватит более чем на тысячу лет. |
| На Луне обнаружили новый минерал: почему это важно для энергетики | Вместе они руководят разработкой программы высадки на Луне робота, который определит основные месторождения гелия-3. |
| Зачем американцы собрались присвоить Луну | Как уже было сказано, на Земле природный гелий-3 добывать если и возможно, то абсолютно не эффективно, а искусственное производство покрывает только интересы учёных. |
| Американская компания займется добычей гелия-3 на Луне: Космос: Наука и техника: | основы безуглеродной энергетики. |
Вы точно человек?
РКК «Энергия» планирует промышленное освоение Луны для добычи экологически чистого топлива гелий-3, которого нет на Земле. Гелий-3 — это редкий изотоп гелия, который имеет два протона и один нейтрон в ядре. РКК «Энергия» планирует промышленное освоение Луны для добычи экологически чистого топлива гелий-3, которого нет на Земле.
Вы точно человек?
Европейские ученые объявили о планах начать добычу элемента гелий-3 на Луне уже в 2025 году. при доступных или перспективных технологиях - смог бы выполнять функцию добычи гелия-3 на Луне, и оценил - сможет ли он приносить прибыль. Гелий-3 — это редкий изотоп гелия, который имеет два протона и один нейтрон в ядре. Камень Чанъэ дает надежду на то, что на Луне действительно много гелия-3, который потенциально можно будет использовать для атомной энергии нового поколения. Программа освоения и добычи гелия-3 с Луны на Землю с целью снабжения термоядерной энергетики топливом идеально отвечает этим требованиям. Добыча гелия-3 на Луне будет сложным и многоступенчатым процессом.
Выходцы из Blue Origin собрались добывать гелий-3 на Луне в скором будущем
| Гелий-3 — Википедия | Добыча гелия-3 на Луне может стать решающим фактором в развитии термоядерной энергетики. |
| Луна . Гелий-3: новый источник энергии для космических путешествий . | изотоп гелий-3. |
| Термоядерный синтез, ITER, гелий-3 и Луна | The Spaceway | Почему ученые считают, что гелий-3, который в изобилии содержится на Луне может помочь человечеству преодолеть энергетический кризис? |
| На Луне редчайший Гелий-3, и человечество мечтает его добывать. Как и зачем | Китай не сообщил, когда он планирует начать добычу гелия-3 на Луне. |
| На Луне обнаружили новый минерал: почему это важно для энергетики | Добыча гелия-3 на Луне имеет пару серьезных проблем, решением которых и занимаются ученые. |
Американцы займутся добычей гелия-3 на Луне
Китайские ученые рассматривают возможность полного обеспечения национальной экономики собственной энергией за счет добычи на Луне изотопа гелия-3 и его использования на Земле в качестве топлива для нового поколения термоядерных реакторов. основы безуглеродной энергетики. Индия намерена стать лидером по добыче изотопа гелия-3, который в изобилии имеется на Луне и может стать перспективным источником энергии для Земли. Амбициозные планы добычи гелия-3 на Луне, на полном серьезе рассматриваемые не только космическими лидерами (Россия и США), но и новичками (Китай и Индия), связаны с надеждами, которые возлагают на этот изотоп энергетики. Американский стартап Interlune предложил первый в своем роде проект по коммерческой добыче вещества под названием гелий-3 на Луне и отправке его на Землю.
На Луну спешим летим!:-) ГЕЛИЙ-3 забрать хотим!:-)
Научно-популярное Космонавтика Стартап Interlune, основанный экс-сотрудниками Blue Origin, рассчитывает в ближайшие годы запустить на Луне добычу гелия-3. По планам, пилотный завод будет построен к 2028 году, а добыча развернётся в 2030-м, сообщает ArsTechnica. Гелий-3 — стабильный изотоп гелия с двумя протонами и одним нейтроном, который производится путём термоядерного синтеза на Солнце и переносится солнечным ветром. Магнитосфера Земли отклоняет этот поток частиц, поэтому гелий-3 не встречается на Земле в природе и существует лишь в очень ограниченных количествах, появляясь в результате испытаний ядерного оружия и ядерных реакторов.
За это небольшое расстояние он способен собрать и передать на Землю важную информацию о лунном грунте, в том числе о наличии в нем воды и гелия-3, указывают индийские ученые. Гелий-3 - побочный продукт процессов, протекающих на Солнце, на Земле его немного, поскольку нашу планету защищает атмосфера. На Луне, которая не имеет атмосферы, в лунной пыли этого вещества, по разным оценкам, накопилось от 500 тыс. Как полагают эксперты, благодаря одной тонне гелия-3 можно получать энергию, эквивалентную той, которая получается при сгорании 15 млн тонн нефти.
Существует несколько проектов и исследований, направленных на поиск возможностей использования гелия-3 в термоядерном синтезе. Одним из наиболее известных проектов является ITER Международный экспериментальный термоядерный реактор , в рамках которого строятся установки для термоядерного синтеза на основе плазмы, использующие гелий-3 в качестве топлива. Таким образом, добыча гелия-3 на Луне может стать важным источником топлива для термоядерной энергетики в будущем.
Однако такая программа ограничена не только появлением гелиевых реакторов, которые и делают добычу этого изотопа столь желанной, но и развитием двигателестроения, а именно: созданием ТЯРД или хотя бы ГфЯРД, позволяющим получить доступ к альтернативным источникам гелия-3 и делающим лунный вариант неконкурентоспособным. Гелий-3 — это продукт звездных синтезов. Тогда как земной гелий в основном образуется при радиоактивном распаде урана-238, урана-235, тория и нестабильных продуктов их распада и представляет собой изотоп гелия-4. Причем на Луне гелий-3 находится лишь в поверхностном слое и имеет солнечное происхождение, а Луна играет роль ловушки для солнечного ветра. И хотя, наверное, все планеты солнечной системы содержат радиогенный образовавшийся при альфа распаде гелий-4, но только планеты-гиганты обладают значимыми запасами реликтового гелия-3 из космоса.