近幾年我國的探月工程舉世矚目,探月工程的一個重要目標是開發(fā)月球新能源——“氦-3”。
氦-3,是氦的同位素之一,比我們用來填充氣球的氦-4少一個中子。
據(jù)科學統(tǒng)計表明,按照全人類現(xiàn)有的能源消耗水平,只需要一百噸氦-3就可以滿足全球一年的能源供應。但是按照人類現(xiàn)有的技術水平,能在地球上開采的氦-3連一噸都沒有,于是各個航天大國都把目光瞄準了月球。
科學研究表明,從太陽上層產(chǎn)生的太陽風中包含了4%的氦,其中氦-3與氦-4的比例大約1:2000。
不同于地球的環(huán)境,月球沒有磁場與大氣層,所以這些氦-3可以直達月表,最后保留在月壤中。
經(jīng)過近46億年的日積月累, 月球地殼的淺層內(nèi)至少含有上百萬噸氦-3,按現(xiàn)有全球能源消耗估算,足夠滿足人類上萬年的能源消耗。
用氦-3作為核燃料具有很多優(yōu)點:
1、氦-3不具有放射性,所以比起現(xiàn)在用于核聚變的氚以及核裂變的鈾與钚來說,它更容易儲存運輸,不會對環(huán)境造成污染,是一種清潔能源。
2、雖然氦-3+氘模式相較于氘+氘模式和氘+氚模式核聚變需要更高的反應溫度,但是現(xiàn)有的激光加熱技術與磁力約束技術完全可以實現(xiàn)氦-3的核試驗,不需要進行大量新技術的開發(fā)。
3、氦-3核聚變可以跳過熱量轉化,直接轉變成電能。傳統(tǒng)核裂變式發(fā)電廠,需要通過核裂變產(chǎn)生熱量,然后加熱水,通過水蒸氣來推動蒸汽輪機產(chǎn)生機械能,最后傳遞到發(fā)電機產(chǎn)生電能,這個過程中每一步都會造成能量損失,其中僅水蒸氣推動蒸汽輪機造成的能量損失就達到60%以上。而氦-3+氘模式的核聚變可以直接產(chǎn)生質子,然后直接轉變成電能,由于沒有熱力轉換,它的能量轉化效率可能接近70%。
4、 氦-3與氦-3在聚變過程中不產(chǎn)生中子,不會造成放射性污染,而且由于中子呈電中性,現(xiàn)有的磁約束對中子是無可奈何的,所以對現(xiàn)有的氫同位素聚變來說氦-3聚變對聚變設施要求更低,反應更容易控制。
科學家認為,氦-3聚變技術與氫核聚變技術類似,在2050年前可以基本成熟,6g氦-3與相應的氘進行核聚變反應產(chǎn)生的電量接近400噸煤的發(fā)電量,巨大的能量收益在能源問題日益突出的今天顯得格外亮眼,可以說哪個國家掌握了氦-3,哪個國家就站在了未來的制高點。