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用氦3聚變成氦來(lái)發(fā)電的優(yōu)勢(shì)
氦3是1969年美國(guó)科學(xué)家從月球帶回的塵土中發(fā)現(xiàn)的。氦3是氦的同位素,普通氦的原子核有兩個(gè)質(zhì)子、兩個(gè)中子,是氦4。而氦3的原子核也有兩個(gè)質(zhì)子,但只有一個(gè)中子。用氦3聚變成氦來(lái)發(fā)電的優(yōu)勢(shì)在于:核反應(yīng)溫度低,所以易于實(shí)現(xiàn)商用化。原子反應(yīng)的燃料和生成物都是惰性氣體,所以更安全,決不會(huì)發(fā)生事故。反應(yīng)過(guò)程中不產(chǎn)生無(wú)法控制的中子,可以保護(hù)爐壁,無(wú)輻射,更環(huán)保。
利用氘和氚聚變發(fā)電,通常需要一億度以上的高溫,而容器的外殼通電的線圈為了實(shí)現(xiàn)超導(dǎo),又需要零下二百多度的低溫,如果改用氦3,中心高溫有三千萬(wàn)度就夠了,所以易于實(shí)現(xiàn)。地球上的氦氣主要從天然氣里提取,天然氣中約含千分之三的氦氣(美國(guó)的天然氣中含氦氣最多,有的地方竟高達(dá)17%),但天然氣中的氦氣中氦3卻只有百萬(wàn)分之三,地球大氣中雖有十幾公斤氦3,但都在100公里高空的電離層下方,并且非常分散,幾乎無(wú)法收集和提取,地球上總共氦3不足100公斤。
太陽(yáng)上每時(shí)每刻都在產(chǎn)生大量的氦3,雖然也通過(guò)黑子爆發(fā)和日冕等形式不斷向太空噴發(fā),有些通過(guò)太陽(yáng)風(fēng)來(lái)到地球附近,但是卻因?yàn)榈厍蛴写髿夂痛艌?chǎng),被引向南北兩極,無(wú)法來(lái)到地球表面。月亮就不同了,月球既無(wú)大氣又無(wú)磁場(chǎng),氦3可直接到達(dá)月球表面并在塵土中沉積,所以月球在40億年漫長(zhǎng)歲月的積累中,表面的塵土中含有豐富的氦3。據(jù)估計(jì),月球的氦3儲(chǔ)量有限100萬(wàn)噸到500萬(wàn)噸,足夠人類使用幾千年。按照2006年的能量消費(fèi)水平,美國(guó)每年使用25噸氦3就能保證全國(guó)用電量,中國(guó)用10噸就夠了,全世界每年使用100噸氦3就能滿足能量需求。這些氦3可以用一架航天飛機(jī)飛4到5個(gè)月往返從月球運(yùn)回,成本不足燒煤的十分之一。可見(jiàn)前景十分誘人。氦3的應(yīng)用遇到的最大的麻煩是:利用受控核聚變來(lái)發(fā)電的方法直至目前還沒(méi)有研究出來(lái),即便有了氦3也毫無(wú)用處。只有受控核聚變發(fā)電的方法成熟了,氦3就大有用武之地了。
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