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人类有望从月球土壤中获取清洁新能源氦-3

北京时间8月16日消息,据国外媒体报道,由于世界石油价格的持续飞涨,越来越多的国家和组织开始把目光转向了月球,因为在月球的土壤中含有大量的氦-3。而氦-3这种在地球上很难得到的物质是清洁、安全和高效的核聚变发电燃料,可以提供无毒而且无放射性的能源,因此也被科学家们称为“完美能源”。

当前,核能利用主要是基于核裂变技术。一个较大的核子分裂为多个较小的核子,同时释放出巨大能量。其实,还有另外一种核能利用技术,即聚变。聚变过程同样会释放巨大能量。到目前为止,正式投入商业运营的核子聚变反应堆还没有出现。但是,一个国际核聚变研究项目已经在法国卡达拉舍开始实施,即“国际热核聚变实验堆”(ITER)。在ITER原形中,核反应其实就是氢的两种同位素氘和氚的聚变反应。氘和氚聚变反应堆存在许多问题。首先,氚辐射强,危害大;其次,氚是核武器的重要成分之一,必须要谨慎使用;第三,氘和氚聚变反应堆可能会放射出大量的高能中子,造成反应堆的结构性破坏。

因此,杰拉德-库尔辛斯基和其他科学家都强烈建议,人类应使用非放射性物质氦-3替换氚。使用氦-3的最大好处就是可以最大限度地减少高能中子的数量,同时尽量减小核辐射强度,简化工程复杂度。既然氦-3具有如此的优越性,为何没有引起科学家们的重视呢?原因在于,地球上的氦-3非常罕见。仅有的一小部分,也是从核武器中提取出来的副产品。本来,太阳光中含有大量的氦-3。但是,地球磁场却将这些氦-3粒子拒之门外。月球上却不会出现如此现象。据估算,在45亿年的时间里,月球总共从太阳光中吸收了一百万吨到五百万吨的氦-3物质。月球岩石中,氦-3物质的比例大约为十亿分之十到二十。这一数据表明,提取一吨氦-3物质需要数亿吨的月球土壤或岩石。但在发电量相同的情况下,使用月球能源氦-3的花费只是目前核电站发电成本的10%,

氦-3的提取是一个极其复杂的过程。人们首先需要将月球土壤加热到700摄氏度以上,才可以从中提取到氦-3。库尔辛斯基计划利用月球车从月球表面采集土壤,同时聚焦太阳光能进行加热提取。当然,整个过程需要付出高昂的代价。由于100吨的核燃料氦-3就可以满足地球上1整年的能源需求,所以即使月球蕴藏氦-3约为100万吨,就可满足全球数千年的电力需要。俄罗斯科学家认为,每燃烧1千克氦—3便可产生19兆瓦的能量,足够莫斯科市照明用6年多。美国航天专家指出,用航天飞机往返运输,一次可以运回20吨液化氦-3,足以供应美国一年的电力所需。开发、运送月球上的能源还有很多难题需要解决。比如,要实现月球和地球之间的人、货运输,首先要有足够大推力的运载火箭。另外,要在没有大气包裹的月球表面着陆,主要只能靠反推火箭来缓冲,如何保障安全是一个大难题。

氦-3提取成功后如何利用呢?这同样是一个技术难题。氦-3的燃烧比氢同位素燃烧需要更高的初始能量。这也是ITER为什么没有采用氦-3作为燃料的原因。但是,库尔辛斯基准备采用另一完全不同的技术来实现聚变反应,即所谓的“惯性静电限制”(IEC)技术。IEC技术是利用电场将高速运动的核子相互聚合在一起,可以有效限制核子外泄。库尔辛斯基的核子聚变反应仅仅局限于实验室原型。至少到目前之止,采用IEC技术的核子聚变反应堆,投入的能量远远高于产生的能量,实际效益并不高。因此,许多研究者认为,氦-3并不合适作为核子聚变反应的首选燃料。但是,氦-3有可能成为下一世纪地球的重要能量来源之一。

但科学家们同时也表示,虽然人类已经对月球进行了很多次探索,取得了大量的数据,但要在月球上建立基地,实际开发利用月球资源和环境,还有一个漫长的过程。各国科学家正围绕月球上氦-3的储量、采掘、提纯、运输及月球环境保护等问题悄然开展相关研究,但认为数之内难以取得突破性进展。作者:刘妍 来源:新浪

 
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