По словам учёных, «имеющиеся на Луне запасы гелия-3 могут обеспечить землян энергией, как минимум, на пять тысяч лет вперёд» (цитата по РИА Новости).
Что такое гелий-3 и для чего он используется сейчас
- Содержание
- СМИ: Китай работает над программой добычи гелия-3 на Луне
- Форма поиска
- Что за новый источник энергии нашли в арктических скалах?
- Российские ученые обнаружили на Луне почти 1,5 млн тонн гелия-3, которого нет на Земле
На Луне редчайший Гелий-3, и человечество мечтает его добывать. Как и зачем
Гелий-3: Как Луна могла бы решить все энергетические проблемы Земли. «Индия может создать производство на Луне для разработки огромных запасов ценного сырья — гелия-3 — и доставки его на Землю. Компания из США Interlune привлекла дополнительные инвестиции в размере 15 млн долларов и намерена начать добычу гелия-3 на Луне. Европейские ученые объявили о планах начать добычу гелия-3 на Луне уже в 2025 году.
Индия хочет обеспечить Землю дешевой энергией, полученной из лунного гелия-3
Так как вокруг Луны магнитосферы нет, предполагается, что в карманах лунного реголита содержится большое количество гелия-3. Литр гелия-3 стоит несколько тысяч долларов. Как рассчитывает сооснователь Interlune Роб Мейерсон, в ближайшем будущем на это вещество появится значительный спрос в индустрии квантовых компьютеров и медицинской визуализации. Ключевая технология Interlune — это добыча газа на Луне.
И если покрывать хотя бы половину мировой потребности в энергии за счет угля, доступные источники будут исчерпаны в течение 50 - 60 лет. Принципиальное разрешение проблемы может дать только ядерная энергия. Но развитие атомной отрасли сдерживается ее главными недостатками: необходимостью захоронения радиоактивных отходов, отработавших реакторов и конструкционных материалов, катастрофическими последствиями возможных аварий. Вместе с тем запасы урана-235 235U ограничены. Правда, разработка технологий ядерного деления на быстрых нейтронах позволит перейти от использования редкого изотопа 235U к более чем в 100 раз распространенному 238U, а также к использованию тория. На определенный период это снимет дефицит источников делящихся материалов.
Но страшный бич - радиоактивные отходы - останется. Их захоронение уже ныне представляет грозную опасность. Массовое развитие атомной энергетики, основанное на делении тяжелых ядер, неизбежно имело бы катастрофические последствия для экологии. Поэтому такой вариант не может рассматриваться как окончательный или даже долговременный. Сегодня промышленная атомная энергия вырабатывается только за счет реакции деления ядер урана. С термоядерной же энергией человечество знакомо пока только по водородной бомбе. Установок, осуществляющих управляемый синтез, до сих пор нет, хотя над решением проблемы наука бьется более полувека. В настоящее время удалось почти вплотную приблизиться к цели. Полагают, она будет достигнута в ближайшие годы при реализации проекта Международного экспериментального термоядерного реактора ИТЭР.
Это будет ядерная реакция дейтерия D - тяжелого стабильного изотопа водорода с тритием T - тяжелым радиоактивным изотопом водорода. Реакция дейтерия с гелием-3 требует более жестких условий, то есть очень высоких температур. А самое удивительное: синтез, основанный на использовании изотопа 3He, может быть экологически чистым. Кажется фантастическим, что существует термоядерный процесс, практически не несущий радиоактивность. Но это - факт. Они легко проникают внутрь любых материалов, взаимодействуют с химическими элементами и делают их радиоактивными. В итоге возникающих повреждений материалы быстро становятся непригодными к дальнейшему употреблению, требуют изъятия и захоронения в виде радиоактивных отходов. Именно в этом ее уникальность, обеспечивающая ряд замечательных преимуществ. Во-первых, протоны - заряженные частицы - не проникают в глубь материалов.
Поэтому в отличие от нейтронов они не делают их радиоактивными. В-третьих, поскольку протоны - заряженные частицы, а электрический ток - поток заряженных частиц, становится реальным прямое преобразование термоядерной энергии в электрическую, минуя тепловую. Это позволит в случае 3He применить гораздо более эффективные инженерные решения для отбора энергии и в целом почти вдвое поднять КПД указанного процесса преобразования. И наконец, в-четвертых, практическое отсутствие радиоактивности и взрывоопасности делает установки термоядерного синтеза на He совершенно безопасными в аварийных условиях, в том числе при природных катастрофах, террористических актах и т. Но с увеличением температуры и при избытке 3He в смеси гелия-3 с дейтерием влияние этого побочного "фона" сводится к минимуму. Это - вопрос более отдаленного будущего. Итак, экологическая чистота и энергетическая эффективность делают термоядерный синтез на гелии-3 непревзойденным источником энергии. Правда, на пути к достижению конечной цели - две фундаментальные трудности. Первая: такого изотопа гелия на Земле практически нет.
Он есть на Луне. Но можно ли там организовать его добычу с последующей доставкой на нашу планету? Насколько это экономически целесообразно? Вторая трудность в том, что пока отсутствует технология управляемого термоядерного синтеза. Задача не решена, несмотря на многолетние усилия даже для более простой реакции синтеза на дейтерии и тритии. Впрочем, прежде всего нужно оценить, насколько реальна добыча и доставка гелия-3 с Луны в необходимых количествах и каковы в действительности его запасы там? Этот поток, называемый солнечным ветром, попадает на поверхность Луны. В отсутствие активных геологических процессов и круговорота веществ пылевидный материал, называемый реголитом, миллиарды лет накапливает приносимые частицы, в том числе гелия. В среднем содержание 3He в поверхностном слое мощностью 3 m составляет около 4 ppb частей на миллиард.
В районах развития высокотитанистых базальтов "лунных морей" концентрация изотопа может достигать 20 ppb и более. Концентрация гелия в реголите зависит от многих факторов. Очень важен возраст материала: чем дольше облучается поверхность, тем больше накапливается в нем внедрившихся частиц солнечного ветра. Имеет значение и размер зерен реголита. У слишком крупных относительно малая поверхность, а очень мелкие - не удерживают гелий. Оптимальный размер - 20 - 50 мкм. Существен и минеральный состав самих зерен. Лучше всего гелий накапливается в ильмените - минерале, содержащем титан FeTiO3. Луна им богата.
На каждый атом 3He приходится 3000 атомов обычного 4He, и второй от первого нужно отделить.
А вот, скажем, на Луну, лишенную атмосферы, частицы "солнечного ветра" попадают и "застревают" в поверхностном слое грунта. До некоторых пор эти факты представляли чисто теоретический интерес. В практической плоскости о гелии-3 заговорили, когда стало ясно, что нефть закончится в ближайшие десятилетия. Угля и газа хватит чуть подольше, но тоже не надолго.
Очевидно, что единственный способ решения энергетической проблемы — это использование энергии атомного ядра. Однако и запасы урана тоже не бесконечны… Поэтому уже полвека неизменно популярна идея использования термоядерного синтеза. В термоядерных реакциях, происходящих на Солнце, четыре атома легкого изотопа водорода соединяются в один атом гелия с выделением энергии. Именно это низкое сечение реакции обеспечивает устойчивость Солнца — иначе на нем шла бы не устойчивая термоядерная реакция, а термоядерный взрыв. Для термоядерных реакций, производимых на Земле, нужен "тяжелый водород" - дейтерий.
Однако, кроме дейтерия, для термоядерной реакции нужен второй компонент, атом которого должен быть в 3 раза тяжелее водорода. Это может быть либо "сверхтяжелый водород", который называется тритий, либо тот самый гелий-3. Тритий на Земле не существует, кроме того, он очень сильно радиоактивен и неустойчив. Именно такая реакция рассматривается как основная в планируемых проектах, в частности, в создаваемом международном проекте ИТЭР. Однако недостатком такой реакции является, во-первых, необходимость для нее сильно радиоактивного трития, а, во-вторых, то, что в ходе такой реакции возникает сильное нейтронное излучение.
Поэтому в последнее время создаются проекты «безнейтронной» термоядерной реакции, топливом для которой служит гелий-3 — легкий изотоп гелия. Преимущество реакций на гелии-3 по сравнению с дейтериево-тритиевой реакцией в том, что, во-первых, для нее не требуется радиоактивных изотопов в качестве топлива, а, во-вторых, получаемая энергия уносится не с нейтронами, а с протонами, из которых извлечь энергию будет легче. Единственная проблема — практическое отсутствие гелия-3 на Земле. Но, как сказано выше, гелий-3 есть в лунном грунте. Поэтому для того, чтобы иметь источники энергии после того, как подойдет к концу ископаемые виды топлива, космические агентства разных стран разрабатывают планы строительства базы на Луне, которая будет перерабатывать лунный грунт который называется реголит , добывать из него гелий-3 и в сжиженном виде доставлять его на термоядерные электростанции на Земле.
Одной тонны гелия-3 хватит, чтобы обеспечить энергетические потребности всего человечества на несколько лет, что окупит все затраты на создание лунной базы. Буш уже поставил задачу: создать американскую лунную базу в 2015-2020 годах. А что же сегодня предпринимается в России? Приведем подборку сообщений информационных агентств "Россия может возобновить лунную программу в течение нескольких лет 15 января 2004 г. По словам Моисеева, "со стороны ученых поступает много инициатив по организации экспедиций на Луну и Марс, однако пока неизвестно, какая из них будет включена в федеральную программу".
Лунную программу Россия может реанимировать в течение нескольких лет, считает первый заместитель генерального директора Научно-производственного объединения им. Лавочкина Роальд Кремнев. По его словам, в настоящее время на предприятии, где был создан легендарный "Луноход", "есть серьезный задел по лунным автоматам". Создание и запуск такого аппарата, по оценке Кремнева, обойдется в 600 млн рублей. Лунные источники энергии могут спасти Землю от глобального энергетического кризиса, считает член бюро Совета по космосу РАН, академик Эрик Галимов.
Ранее считалось, что сверхтекучесть, как и сверхпроводимость — явления, характерные для бозе-конденсата, то есть кооперативные явления в среде с целочисленным спином объектов. За открытие сверхтекучести гелия-3 в 1996 г. В 2003 году Нобелевской премией по физике отмечены Алексей Алексеевич Абрикосов, Виталий Лазаревич Гинзбург и Энтони Леггет, в том числе и за создание теории сверхтекучести жидкого гелия-3. Использование Счётчики нейтронов Газовые счётчики, наполненные гелием-3, используются для детектирования нейтронов. Это наиболее распространённый метод измерения нейтронного потока. Заряженные продукты реакции — тритон и протон — регистрируются газовым счётчиком, работающим в режиме пропорционального счётчика или счётчика Гейгера-Мюллера. К этим преимуществам относятся: Дополнен 12 лет назад 1. В десятки раз более низкий поток нейтронов из зоны реакции, что резко уменьшает наведённую радиоактивность и деградацию конструкционных материалов реактора; 2. Получаемые протоны, в отличие от нейтронов, легко улавливаются и могут быть использованы для дополнительной генерации электроэнергии, например, в МГД-генераторе; 3. Исходные материалы для синтеза неактивны и их хранение не требует особых мер предосторожности; 4.
При аварии реактора с разгерметизацией активной зоны радиоактивность выброса близка к нулю.
Гелий-три — энергия будущего
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. эта добыча природных ископаемых на Луне может решить энергетический кризис, обеспечив человечество энергией на 10 000 лет впере. найти ему применение.
На полюс за гелием
- Китайские ученые ищут гелий-3 в лунном грунте — Новости авиации и космонавтики
- Китай обнаружил на Луне новый минерал и ценный источник гелия-3
- Гелий-три — энергия будущего - Статья НЛО МИР
- Новые сверхдержавы родятся на Луне
Китайские ученые ищут гелий-3 в лунном грунте
Американский стартап Interlune предложил первый в своем роде проект по коммерческой добыче вещества под названием гелий-3 на Луне и отправке его на Землю. Гелий-3 заносился на Луну солнечным ветром миллиарды лет и считается самым перспективным источником дешевой энергии благодаря способности вступать в термоядерную реакцию с дейтерием. Этот гелий-3 только на Луне, на Земле его нет. Поэтому они в перспективе планируют создание станций или налаживание его добычи с доставкой на Землю.
Американский стартап Interlune намерен запустить добычу гелия-3 на Луне к 2030 году
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. И вероятно лишь тела без сильного магнитного поля могут стать ловушками солнечного ветра. Таким образом, выбор стоит между получением солнечного или реликтового изотопов гелия-3.
Кроме славы, победитель получал возможность пострелять сверху по условному врагу к счастью, позже космическую агрессию запретили.
Огромные средства тратились на подпитку государственного эго без реальной выгоды для граждан и человечества. В то же время именно благодаря этой гонке в космические программы вливали астрономические же суммы, а без них развитие технологий могло пойти иным путем. Фото: ArchDaily В 1980-х идея колонизации Луны утихла с одновременным снижением финансирования таких проектов, безжизненный шарик давно никто не посещал. В новом веке такая близкая и одновременно далекая Луна вновь стала объектом интереса — по ряду причин: как стартовая площадка для дальних путешествий и как источник гипотетической энергетической безопасности Земли. Луна хороша возможностью обеспечить быструю связь, доставку материалов — осталось только возвести там базу.
В идеале перед этим надо было бы найти достаточное количество воды. Ее заметные следы обнаружены, а проверить «источники» должны во время масштабной по количеству участников программы Artemis, которой заведует NASA. Если ее не отложат или не отменят. Тогда у кого-то еще получится. Пищу придется завозить с родной планеты.
Когда-то, может, появится местная гидропоника. И это при условии, что лунная вода имеется, ее достаточно, ее можно добыть и она в принципе пригодна для нужд человека. В противном случае в список очень дорогостоящих «покупок» добавится живительная влага.
Гинзбург и Э. Леггет , в том числе и за создание теории сверхтекучести жидкого гелия-3 [8]. Получение[ править править код ] В настоящее время гелий-3 не добывается из природных источников на Земле доступны незначительные количества гелия-3, чрезвычайно трудные для добычи , а создаётся при распаде искусственно полученного трития [9].
Тритий производится отдельными государствами как компонент для термоядерного оружия путём облучения бора-10 и лития-6 в ядерных реакторах. Несколько сотен тысяч литров гелия-3 были наработаны в рамках оружейных ядерных программ, однако эти запасы уже недостаточны для существующего в США спроса. Дополнительно около 8 тыс.
В 2003 году Нобелевской премией по физике отмечены Алексей Алексеевич Абрикосов, Виталий Лазаревич Гинзбург и Энтони Леггет, в том числе и за создание теории сверхтекучести жидкого гелия-3. Использование Счётчики нейтронов Газовые счётчики, наполненные гелием-3, используются для детектирования нейтронов. Это наиболее распространённый метод измерения нейтронного потока. Заряженные продукты реакции — тритон и протон — регистрируются газовым счётчиком, работающим в режиме пропорционального счётчика или счётчика Гейгера-Мюллера. К этим преимуществам относятся: Дополнен 12 лет назад 1.
В десятки раз более низкий поток нейтронов из зоны реакции, что резко уменьшает наведённую радиоактивность и деградацию конструкционных материалов реактора; 2. Получаемые протоны, в отличие от нейтронов, легко улавливаются и могут быть использованы для дополнительной генерации электроэнергии, например, в МГД-генераторе; 3. Исходные материалы для синтеза неактивны и их хранение не требует особых мер предосторожности; 4. При аварии реактора с разгерметизацией активной зоны радиоактивность выброса близка к нулю. К недостаткам гелий-дейтериевой реакции следует отнести значительно более высокий температурный порог. Необходимо достигнуть температуры приблизительно в миллиард градусов, чтобы она могла начаться.
Луна на очереди: в Китае хотят добывать гелий-3 с поверхности спутника Земли
Interlune планирует продемонстрировать добычу гелия-3 на Луне в 2026 году, а первый экскаватор должен заработать в 2028 году. В последние годы возник интерес к добыче гелия-3 на Луне в связи с исследованиями потенциала использования этого изотопа в ядерной энергетике. При этом общие запасы гелия-3 на Луне составляют около 1,3 млн тонн, а гелия-4 — 3,6 млрд тонн. Запасов же гелия-3 на Луне около 1 млн. т. Таким образом, их хватит более чем на тысячу лет.
Американский стартап Interlune планирует добывать гелий-3 на Луне
Гелий-3: Как Луна могла бы решить все энергетические проблемы Земли. Компания планирует в 2026 году доставить на поверхность Луны демонстрационный аппарат, который возьмет образцы реголита, после чего попробует извлечь из них гелий-3. Гелий-3 заносился на Луну солнечным ветром миллиарды лет и считается самым перспективным источником дешевой энергии благодаря способности вступать в термоядерную реакцию с дейтерием. Профессор Индийской организации космических исследований (ISRO) Сиватхан Пиллаи заявил агентству IANS о намерении Индии начать добычу гелия-3 на Луне к 2030 году. Индия намерена стать лидером по добыче изотопа гелия-3, который в изобилии имеется на Луне и может стать перспективным источником энергии для Земли.