Согласно теории, гелий-3 можно использовать в качестве компонента ядерного топлива, способного обеспечить энергией всю планету на долгие-долгие годы вперед. Гелий-3 — это редкий изотоп гелия, который имеет два протона и один нейтрон в ядре. Европейские ученые объявили о планах начать добычу элемента гелий-3 на Луне уже в 2025 году. Гелий-3 же в относительно больших количествах содержится в космическом гелии, который образуется, например, на Солнце при термоядерных реакциях. Для добычи гелия-3 нужно будет переработать прямо на спутнике миллионы тонн лунного грунта (даже при условии, что на Луне изотопа сильно больше, чем на Земле, его содержание все равно не больше 0,01 г на тонну).
Что за новый источник энергии нашли в арктических скалах?
| Луна . Гелий-3: новый источник энергии для космических путешествий . | Гелий-3 переносится на Луну солнечным ветром и, как полагают, остается на поверхности, застряв в грунте, тогда как при достижении Земли он блокируется магнитосферой. |
| Пациент Neuralink играет в шахматы мыслью, Добыча ГЕЛИЯ-3 на ЛУНЕ, Новое обновление робота H1 | Гелий-3 — самый лёгкий из изотопов гелия, один из двух его стабильных изотопов. |
| Один из стартапов планирует добычу гелия-3 на Луне | Программа освоения и добычи гелия-3 с Луны на Землю с целью снабжения термоядерной энергетики топливом идеально отвечает этим требованиям. |
Новые сверхдержавы родятся на Луне
В результате гелий-3 может собираться на Луне. В последние годы возник интерес к добыче гелия-3 на Луне в связи с исследованиями потенциала использования этого изотопа в ядерной энергетике. Гелий-3 может использоваться в ядерных реакторах в процессе термоядерного синтеза, который является источником энергии Солнца. Такие исследования и планы на будущее включают разработку технологий добычи и использования гелия-3 с использованием лунных ресурсов. Росатом и технология извлечения Гелия-3 из жидкого гелия ПАО "Криогенмаш", дочернее предприятие Росатома, разработало и запатентовало технологию извлечения гелия-3, который может использоваться в термоядерных реакциях для производства электроэнергии. Была создана специальная установка по извлечению Гелия-3 из жидкого гелия. Установка извлечения Не-3 из товарного жидкого гелия содержит внешний ожижитель гелия, блок ректификации, включающий ректификационную колонну с конденсаторами, трубопроводы, соединяющие ожижитель гелия и блок ректификации, и один или более отводящих тепло от конденсаторов рефрижераторов с избыточным обратным потоком, создаваемым за счет добавления жидкого гелия из внешнего ожижителя. Основные решения проверены опытом создания систем криогенного обеспечения Токамаков и ускорителей частиц. Вот некоторые из них: 1.
Ядерная энергетика: гелий-3 может использоваться в ядерных реакторах в процессе термоядерного синтеза. При достаточно высоких температурах и давлениях гелий-3 может служить топливом для контролируемого термоядерного синтеза, который является источником энергии Солнца.
Дело в том, что реакцию дейтерий-гелий-3 осуществить гораздо сложнее, чем реакцию дейтерий-тритий. В первую очередь, необычайно трудно поджечь смесь этих изотопов. Расчетная температура, при которой пойдет термоядерная реакция в дейтерий-тритиевой смеси, — 100-200 миллионов градусов.
При использовании гелия-3 требуемая температура на два порядка выше. Фактически мы должны зажечь на Земле маленькое солнце. Однако история развития ядерной энергетики последние полвека демонстрирует увеличение генерируемых температур на порядок в течение 10 лет. В 1990 году на европейском токамаке JET уже жгли гелий-3, при этом полученная мощность составила 140 кВт. Примерно тогда же на американском токамаке TFTR была достигнута температура, необходимая для начала реакции в дейтерий-гелиевой смеси.
Впрочем, зажечь смесь еще полдела. Минус термоядерной энергетики — сложность получения практической отдачи, ведь рабочим телом является нагретая до многих миллионов градусов плазма, которую приходится удерживать в магнитном поле. Эксперименты по приручению плазмы проводятся уже многие десятилетия, но лишь в конце июня прошлого года в Москве представителями ряда стран было подписано соглашение о строительстве на юге Франции в городе Кадараш Международного экспериментального термоядерного реактора ITER — прототипа практической термоядерной электростанции. В качестве топлива ITER будет использовать дейтерий с тритием. Читайте также: Рассекреченные документы раскрывают проект «Горизонт»: лунный форпост армии США Термоядерный реактор на гелии-3 будет конструктивно сложнее, чем ITER, и пока его нет даже в проектах.
И хотя специалисты надеются, что прототип реактора на гелии-3 появится в ближайшие 20-30 лет, пока эта технология остается чистейшей фантастикой. Вопрос добычи гелия-3 анализировался экспертами в ходе слушаний по вопросам будущего исследования и освоения Луны, состоявшихся в апреле 2004 года в Подкомитете по космосу и аэронавтике комитета по науке палаты депутатов Конгресса США. Их вывод был однозначен: даже в отдаленном будущем добыча гелия-3 на Луне совершенно невыгодна. Как отметил Джон Логсдон, директор Института космической политики из Вашингтона: «Космическое сообщество США не рассматривает добычу гелия-3 в качестве серьезного предлога для возвращения на Луну. Лететь туда за этим изотопом все равно что пятьсот лет назад отправить Колумба в Индию за ураном.
Привезти-то он его может, и привез бы, только еще несколько сотен лет никто не знал бы, что с ним делать». Добыча гелия-3 как национальный проект «Мы говорим сейчас о термоядерной энергетике будущего и новом экологическом типе топлива, которое нельзя добыть на Земле.
Что такое гелий-3 и для чего он используется сейчас Гелий-3 — это один из изотопов гелия. Большая его часть сохранилась в недрах Земли со времен ее образования и постепенно высвобождается. Однако этот процесс очень долгий, а газ быстро улетучивается, поэтому в атмосфере его крайне мало. В основном, гелий-3 используют в лабораториях. Он хорошо улавливает нейтроны, поэтому им наполняют детекторы ионизирующего излучения. С помощью таких детекторов можно вычислить незаконно перевозимые радиоактивные вещества, предотвращать ядерный терроризм.
Гелий-3 обладает большим энергетическим потенциалом, поэтому рассматривается в качестве перспективной альтернативы другим видам энергии. Газом планируется заменить обычный гелий в ядерных реакторах.
Там возможно будет добывать гелий-3. Организация специализируется на выпуске сверхзвуковых крылатых ракет.
Об этом сообщила «Свободная пресса». Гелий-3 будет новым энергоносителем будущего», — заявил Пиллаи.
Редкий изотоп: как Росатом создаёт Гелий-3 из жидкого гелия
Сетевое издание «МК в Питере» spb. Санкт-Петербург, ул.
Таким образом, термоядерная электростанция будет куда безопаснее атомной, не говоря о том, что отсутствие огромных расходов на эксплуатацию многоуровневых систем защиты сделает их более дешевыми по сравнению с АЭС. Остается решить вопрос с поставкой сырья. Где же можно недорого взять гелий-3?
Ученые полагают, что часть гелия могла возникнуть во время Большого взрыва, однако его большая часть образуется из дейтерия во время термоядерного синтеза на звездах. Поэтому практически весь доступный нам гелий-3 произведен на Солнце. Впрочем, лететь за ним на само светило отнюдь не обязательно — вместе с другими элементами потенциальное сырье для электростанций разносит солнечный ветер. Вот только на Земле этого изотопа крайне мало, всего несколько сот килограмм, что делает невозможным промышленную эксплуатацию «домашнего» сырья. Самая близкая к нам кладовая этого вещества — Луна.
Гелий-3 в виде мелких частиц льда распределен на ее поверхности почти равномерно, однако в районах «лунных морей» его концентрация превышает средние показатели в 5 раз, говорит директор Института геохимии и аналитической химии ГЕОХИ им. Здесь его и стоит добывать. По подсчетам ученого, одна тонна этого вещества даст такое же количество энергии, какое можно получить при сжигании 20 миллионов тонн! Стоимость такого количества «черного золота» по сегодняшним ценам составляет примерно 10 миллиардов долларов. Одна тонна гелия-3 гарантированно загрузит работой в течение года термоядерную электростанцию мощностью 10 ГВт.
При этом суммарная мощность электростанций России равна 215 ГВт, так что получается, что для обеспечения энергетических потребностей нашей страны потребуется всего около 20 т гелия-3 в год, а вся мировая электроэнергетика потребит около 200 тонн это сырья за год работы. Выходит, что нескольких запусков транспортных космических кораблей в год полностью хватило бы, чтобы обеспечить сырьем все электростанции России. Сегодня запасы этого сырья только в верхних слоях естественного спутника Земли оцениваются примерно в 500 миллион тонн, таким образом, даже с учетом быстрого роста энергопотребления, полночное светило сможет снабжать человечество теплом и энергией 15 тысяч лет. А это куда больше, чем история отвела нефтяной эре. Добыча не будет легкой — одна тонна перспективного для переработки грунта содержит всего 10 миллиграмм гелия-3.
При этом его предстоит отделить от обычного гелия-4, концентрация которого в 3 тысячи раз выше. Иными словами, говорит Эрик Галимов, чтобы добыть 1 тонну гелия-3, нужно переработать 100 миллионов тонн лунного грунта, то есть участок ее поверхности площадью 20 квадратных километров на глубину 3 метров!
Фото: adamburnart. Критики покачали головами: «Кто будет контролировать добычу, заработает миллиарды!
Да и лунного гелия-3 тоже нет. Наверное, потому, что технологии его добычи не существует, неизвестно, как получить от него отдачу, нет и подходящих реакторов. Говорят , такие появятся еще лет через 25, если кто-то придумает его реальную конструкцию. Согласно нынешним прогнозам, лунная база появится не ранее 2030 года, однако, как показывает история, шансы на это невелики.
Более реалистичные планы указывают на 2040-е. Решение «лунных вопросов» наверняка поможет в создании новых прорывных технологий, которые пригодятся на Земле. Фото: wallhere. А без Луны, вероятно, и Марса нам не видать.
И Юпитера, где гелия-3 хоть отбавляй. К нему полетим на ионных двигателях. Выбор покупателей.
В более долгосрочной перспективе существует потенциал для эксплуатации термоядерного реактора с гелием-3 в качестве топлива. Однако в научном сообществе существуют серьёзные сомнения по поводу жизнеспособности этого подхода. По словам Мейерсона, одна из причин того, что использование гелия-3 в коммерческих целях не получило широкого распространения, заключается в его недоступности в коммерческих объёмах. Стабильные поставки изотопа будут стимулировать новые бизнес-планы и разработки. Компания планирует в 2026 году получить образцы лунного реголита, измерить содержание в нём гелия-3, и освоить извлечение изотопа из лунного грунта. Эта миссия, скорее всего, будет выполняться в рамках одной из программ NASA по предоставлению коммерческих лунных услуг.
Транспортировкой гелия-3 могут заняться SpaceX или бывшая компания Мейерсона Blue Origin , которая разрабатывает многоразовые лунные посадочные модули и системы транспортировки между лунной орбитой и Землёй. Ключевая технология Interlune — это процесс добычи газа на Луне. Компании, вероятно, придётся переработать от десятков до сотен тонн лунного реголита для производства одного грамма гелия-3.
СМИ: Россия планирует добывать полезные ископаемые на Луне
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. Китай не сообщил, когда он планирует начать добычу гелия-3 на Луне. Изотоп гелий-3 на Луне. Помимо нового минерала, в лунном грунте была обнаружена большая концентрация изотопа гелия-3. Бывшие сотрудники компании Blue Origin создали стартап, который планирует заниматься добычей гелия-3 на Луне. Почему ученые считают, что гелий-3, который в изобилии содержится на Луне может помочь человечеству преодолеть энергетический кризис? Основанная в 2022 году в США компания Interlune планирует заняться добычей изотопа гелий-3 на поверхности Луны с целью транспортировки на Землю и последующей продажи на коммерческих условиях.
Бывший астронавт предлагает добывать гелий-3 на Луне
| Луна на очереди: в Китае хотят добывать гелий-3 с поверхности спутника Земли | Для добычи гелия-3 на Луне предлагается использовать специальные роботы-шахтеры, которые будут добывать грунт и извлекать из него гелий-3. |
| Добыча гелия-3. Реликтового vs солнечного происхождения. | Сторонники добычи гелия на Луне заняли ключевые посты в консультативном совете НАСА. |
| Вы точно человек? | Вместе они руководят разработкой программы высадки на Луне робота, который определит основные месторождения гелия-3. |
| 19.03.2024. - Гелий-3 собрались добывать на Луне | Запасов же гелия-3 на Луне около 1 млн. т. Таким образом, их хватит более чем на тысячу лет. |
Что за новый источник энергии нашли в арктических скалах?
Российские геохимики провели исследование и обнаружили на Луне богатые месторождения изотопов гелия. РКК «Энергия» планирует промышленное освоение Луны для добычи экологически чистого топлива гелий-3, которого нет на Земле. Просмотр в реальном времени Новости космоса и астрономии Россия будет добывать гелий-3 на Луне. Вместе они руководят разработкой программы высадки на Луне робота, который определит основные месторождения гелия-3. 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.
Китай будет добывать гелий-3 на Луне
По словам ученых, в реакции синтеза с использованием тонны гелия-3 и 0,67 тонны дейтерия будет высвобождаться столько же энергии, как при сгорании 15 миллионов тонн нефти. При этом эксперты отмечают, что ни гелий-3, ни продукты его распада не будут радиоактивны и не станут такой огромной проблемой при утилизации, как современное ядерное топливо. Однако стоимость добычи этого источника энергии на Луне будет очень высокой. Для добычи каждого грамма гелия-3 потребуется перерабатывать 150 тонн реголита.
Это не говоря про транспортировку изотопа на Землю.
Внутри этого контейнера также находится небольшое устройство, которое будет нагревать образец и постепенно повышать температуру, пока она не достигнет 1000 градусов Цельсия. Таким образом, мы можем определить содержание гелия-3 при разных температурах , чтобы определить оптимальную температуру для его извлечения», — сказал Хуан.
Помимо гелия-3, уран в лунном грунте является еще одним важным элементом и объектом изучения для атомной промышленности. Это исследование имеет не только большое значение для потенциальной эксплуатации таких ядерных энергетических ресурсов на Луне в будущем, но также имеет большое значение для научного изучения самой Луны и ее взаимоотношений с Землей», — сказал Ли Цзыин, глава Пекинского научно-исследовательского института геологии урана.
Вместе с тем прагматики понимают, что перспектива освоения Луны возрастает с каждым годом.
Действительно, какие полезные ископаемые есть на Луне? Какова вообще ценность и цена Луны? Серьезные исследования на лунной местности еще не проводились.
Реакции ядерного синтеза создали все разнообразие химических элементов, заложив материальные основы нашего мира. Однако синтез может дать и нечто гораздо более ценное, чем золото, - энергию. 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.
Коммерческая добыча гелия-3 из лунного грунта: стартап хочет попробовать
Гелий-3 — это редкий изотоп гелия, который имеет два протона и один нейтрон в ядре. На Луне же, где нет атмосферы, гелий-3 из солнечного ветра и межпланетной среды попадает на поверхность и сохраняется в реголите. «Гелий-3 — единственный ресурс, цена которого достаточно высока, чтобы обеспечить полет на Луну и возвращение его на Землю, — заявил он. Для добычи гелия-3 на Луне предлагается использовать специальные роботы-шахтеры, которые будут добывать грунт и извлекать из него гелий-3. 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.
На Луне редчайший Гелий-3, и человечество мечтает его добывать. Как и зачем
эта добыча природных ископаемых на Луне может решить энергетический кризис, обеспечив человечество энергией на 10 000 лет впере. Специалисты стартапа Interlune разработали стратегию по добыче гелия-3 на Луне и последующей доставке его на Землю. Гелий-3 — самый лёгкий из изотопов гелия, один из двух его стабильных изотопов. Индия заявила о планах начать добычу ценного гелия-3 на Луне к 2030 году. Стартап Interlune, созданный бывшими руководителями Blue Origin, заявил о планах по добыче на Луне редкого гелия-3. В фантастической саге Иена Макдональда «Луна» (2015—2017) гелий-3 используется как топливо для термоядерных установок.