月球上氦-3发电够全人类用上万年,为什么没有人运回地球?

爱好养猪仔

答案:因为利用氦-3来发电根本就是一个伪命题

目前所有的核电站都是通过重核裂变的形式发电的,在裂变过程中会产生大量的核废料处理起来相当麻烦。而通过氦元素的同位素氦3作为核聚变发电的原材料,能够产生比铀235裂变高几倍的能量,同时氦3作为聚变原材料不会产生中子,也就是不会产生核辐射,并且嫦娥二号已经探测到月球的氦3储备有上百万吨,100吨相当于全球一年的能源总和,那么月球上的氦3可以供人类使用1万年的时间。无污染、储量大、能源效率高,理论上来说这简直是完美的原材料,但实际上氦3想要发电是完全不可能的。

氦3+氘核反应产生氦4+质子,这是氦3聚变的基本原理,而实际上在核聚变中如果将原材料氦3和氘核混合在一起,首先进行的是氘-氘核聚变反应,因为原子核如果带电荷越多,那么原子核之间产生的库伦斥力就越大,所以一定是原子核所带电荷越小的原子核越容易发生反应,氘质子数是1,而氦3的质子数是2。在受控核聚变中,一定是氘-氘核聚变反应需要的温度更低,反应条件更宽松;氘-氦核聚变反应需要的温度更高。

这样就产生了一个问题,在托卡马克装置升温的过程中氘核会自己先发生聚变反应将原材料耗尽,最后只剩下氦3,而氦-氦核聚变反应原子核之间的斥力非常大,没有足够的反应截面积,达不到反应速率,无法进行核聚变反应。

所以想要通过氦-3和氘核进行核聚变反应在理论上也是做不到的。


科学薛定谔的猫

这个问题就像问,在人们没有炼铁技术的时候,在某个大山里发现大量铁矿石,为什么没有人运回来。月球土壤里虽然有大量的氦-3,但是人类还没有掌握可控核聚变,原料再多,目前我们还用不着啊。

可控核聚变目前还是人类最需攻克的世界难题,保守来看需要几十甚至百年来进行攻克。目前人类能够利用的人工核聚变,是不可控的热核反应 - 氢弹。它是通过裂变点火,靠惯性力把高温高压的等离子体进行约束。

人们当然也在尝试各种人工可控的惯性约束,例如使用激光打靶的方式实现激光惯性约束核聚变。采用少量热核物质的爆发来实现能量利用,但目前都还在试验摸索阶段。

通过磁约束建造可控聚变反应堆,是目前最有希望实现人工核聚变的一种方法。通过强磁场来约束等离子体,并对其加热,实现聚变点火。世界上已经有多个托卡马克实验堆,美国,欧盟,中国,日本都在展开相关研究,但目前都还处在基础研究阶段,离商业应用还有数十年的路要走。但这是可行的路线,数十年后应该能够成功,一旦人工可控核聚变实现,人类的能源利用突飞猛进,核聚变的燃料根本不是问题。


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量子实验室

这个问题并不怎么严谨,不是没有人把月球的氦三运回地球,而正是人类把月球土壤带回来才发现其蕴藏着大量的氦三资源!

美国在上个世纪60年代末七十年代初就成功登陆月球6次,每次可都是往地球带回月球土壤的,这里面就包含着氦三。我们对月球氦三的初步认识就源于人类带回来的月球土壤!


其实我认为大肆渲染月球氦三资源有种哗众取宠的感觉!

目前各个有能力的国家都争先恐后地进行登月比赛,比如发射各种探测器什么的。如果仅仅只是为了攀比就盲目登月,各国的纳税人怕是不同意!

月球上的确蕴藏着大量的珍贵资源,包括氦三。而各国政府为了在太空竞争上不落后于他国,就不得不得画一个看起来切实可靠的大饼给民众。政府会说:你们都看,月球上有那么多氦三,这些都是核聚变的理想原料,而地球上的氦三却极为稀有,我们再不抓紧研究月球可就真落后了。


其实氦三的确有一个很大的好处,那就是核聚变中不会产生较大辐射。因为氘-氦3热核反应只会产生带电的粒子,只要这些粒子带电,就可以在磁场的作用下被束缚起来,不至于让这些粒子产生外部辐射!而其他类型的核聚变就会产生中子,这些高能的中子不带电,你无非通过磁场约束它们,目前人类还没有较好的办法应付这些高能中子的破坏!

地球上的氦三资源极其短缺,其储量大概不足500kg,而月球上富含着上百万吨的氦三。科学研究表明:1万吨氦3就足够人类使用一个世纪!整个月球氦三储量足以让人类安然享用1万年!

但是这里面有个很大的逻辑问题

可控核聚变人类目前看来是掌握不了了,起码要等一个世纪。即便人类现在开采了月球的氦三,那也是一堆无法大规模实用的资源。因为可控核聚变技术的掌握还遥遥无期!

目前中国,印度,日本,欧盟和NASA以及Space-X都在寻求降低登月的成本。

我认为人类会恰巧同时掌握了低成本登月技术和可控核聚变的技术,那时候再开发月球的氦三为人类服务才是天时地利人和的最佳时机。 但是我认为这样的愿景大概会在本世纪末才会实现!


科学认识论

地球上极度稀缺的氦-3,用来做核聚变发电的燃料不仅效率高,而且没有辐射。氦-3在月球约有上百万吨,够全人类用上万年。

然而,人类已经有46年没有再登陆月球了,为什么不考虑把月球的资源运回地球呢?

回忆大航海时代,哥伦布发现北美洲,这是一片全新的土地,有丰富的物产资源,土著还能当苦力,从此,人类进入了新的纪元。

但是月球和北美洲不一样啊,载人航天火箭不是哥伦布的小破船啊,花上千亿美元,去月球搬砖

?更悲催的是,就算把月球土搬回来了,地球上的科学家还没办法让氦-3乖乖的在核电站工作呢。

说到这应该明白为什么人类不登月了,性价比实在太低。各国都改用探测器,探索月球、火星等等天体。以前登月是一种炫耀国力的方式,如今在和平年代,一切随缘吧。也许等到地球资源枯竭,科技又足够发达的时候,月球

才会变成人类的「北美洲」,资源随用随取,甚至变成人类飞向太空的天然中间站,像大航海时代的深水不冻港。


找靓机科普号

题主的问题是根本错误的,其实氦3无法作为“核聚变能源”来使用。

说氦3可以作为核聚变能源,是建立在这个原理的基础上,就是He3(d,p)α。这个核反应是说,一个氦3核与一个氘核聚变,产物是一个质子加上一个α粒子(氦4),同时,会释放出约18MeV的能量。表面上看,它的放能大于氘氚聚变,聚变产物又没有中子,简直是太好了。

但这个结论显然是不懂“受控热核聚变”的原理所做出来的。实际上,它是要求在两种不同的原子核之间发生聚变核反应。没有注意到这一点,就会犯基本错误。

用氦3作为“热核聚变”的燃料,一定是要把它与氘混合,形成氘-氦3混合体系,这时人类考虑的是要利用氘核与氦3的聚变核反应,但问题就出现了——没有考虑氘原子核之间会发生聚变核反应。

因为库仑位垒的影响,氘核与氦3核的核反应截面,要远小于氘氘聚变核反应的截面,这样,就会发生氘氘聚变先被“点燃”,没有任何办法来阻止发生氘氘聚变核反应,而且,氘氘聚变所需要的温度,远小于氘—氦3聚变所需要的温度。这样,就肯定会发生氘原子核“快速燃烧”的现象。

最后就算氦3也参加了聚变,但其发生聚变的几率远小于氘氘聚变,所以氘核肯定先被烧光,而剩下的氦3之间的聚变截面又很小,无法达到足够的核反应速率(产能速率)。温度会急剧下降,整个“聚变堆”将停止运行。

这就是我不看好氦3作为“聚变能燃料”的原因。不知什么原因,几乎没有哪个“聚变专家”来指出这个问题。实际上,在论述“受控热核聚变”的专著里,明确指出在氘氚聚变或氘氘聚变的体系中,要忽略氘—氦3聚变,和氦3—氦3聚变的贡献,理由是“核反应几率太小”。这就证明了我的观点是正确的。

其实道理很简单。可以打一个比方:有人告诉你,有一种“石头”,如果把它与煤炭混在一起燃烧,达到一亿摄氏度时,放出的能量比单烧煤要高很多。但不能单独烧。你肯定会问:那到一百万摄氏度时,煤炭不会全烧光吗?这时,那种“石头”该怎么烧呢?


手机用户58903279720

人类航天科技竞逐也有年,美苏航天角斗的经验告诉我们,宇宙之大,现在就以倾国之力去做,要被碰得头破血流的,但谁要是止步不前,长期徘徊观望,以为不值得去探索,也是要后悔莫及的。

不成的自有道理。有人计算过,要得到10吨氦3,就需要3.5亿吨月壤,3.5亿吨月壤体积是4.375亿立方米,这真是细思极恐啊,非容易,这个事看来在没有更好的技术手段去实现的情况下,只能进行先期技术验证,看看哪种办法更好,看看随着人类科技的发展,有无更好的办法。如果现在就去着手采集,手段确乎有限。

成也是必须的。以前不成,并不代表今后不成,要成的话,即从现在起,就要着手开始研究,否则就是老虎吃天,永远无法下手。地球人口越来越多,现在探明的资源总有枯竭的一天,为明天计,为子孙后代计,必须从今天开始去发现更好的或可以替代的资源,比如欧阳院士说的氦3。

如果仅从氦3两字去想问题,就把我们的院士给想小了,月球还有没有其它资源可供人类利用?我们登陆月球也不只为个氦3。月球是人类看到的除地球外最明亮的星球,几千年以来引人渴望去探索,现在我们已经拥有了这样的技术手段,为什么不值得一试呢?


魂舞大漠

这个问题得从经济和技术两方面分析。有利可图的事情肯定会驱使人们不断去尝试。

1)经济方面,目前发射火箭所耗费的资金是巨大的,以航空航天发达的美国为例,美国航天局总计发射135次,花费1960亿美元,平均每次发射费用高达15亿美元,注意单位是美元。即使现在SpaceX将发射费用控制到了5000万美元左右,依然是很昂贵的成本。

这只是火箭发射成本,还不算工人的宇航服,月球上没有大气层和磁场保护,太空中各种射线和真空对工人生命有直接的威胁,必须穿航空服,而一套航空服费用高达1.6亿人民币。



如果再算上施工设备,施工场地费用,费用简直太高了。真有公司从事挖掘氦-3,投入不一定能收回成本。此其一。



2)技术方面

目前航空航天并没有发展到普通人也能上月球的程度。我们知道,我国载人飞船对宇航员挑选那是相当严格的,要身体素质、心理素质、应急应变能力都相当高。即使选上了,还要经过严格得培训。航天飞船还没有达到规模民用的条件。

还有就是,太空上施工难度,太空上处于失重状态,如何施工如何爆破,需要什么样的设备,月球上矿场探测,等等还需要研究。



所以,目前来说,开采月球资源只是个梦想,需要人类很长一段时间的努力才行。

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九九途鸭科普

首先氦-3是一种清洁、安全和高效率的核融合发电燃料。氦-3可以和氢的同位素发生核聚变反应,但是与一般的核聚变反应不同,氦-3在聚变过程中不产生中子,所以放射性小,而且反应过程易于控制,既环保又安全,但是地球上氦-3的储量据专家估计全世界最多有几百公斤,如果要开发利用不可能满足人类的需要。氦-3虽然地球上储量非常少,但在月球上氦-3的储量却是非常丰富的。


据专家估算,从月壤中提取1吨氦-3,可以得到约6300吨的氢、70吨的氮和1600吨碳。人类只需每年向月球发射2到3艘载重100吨的宇宙飞船,从月球上运回的氦-3即可供全人类作为替代能源使用1年,而它的运输费用只相当于目前核能发电的几十分之一。氦-3的确是目前最好的清洁能源,那为什么地球上就没有一个国家(比如美国、俄罗斯或者我们中国)到月球上去开发氦-3呢?

其实2004年4月我国“嫦娥一号”探月卫星搭载的探月仪器就是探测月球土壤厚度与元素含量的,其中探测氦-3也是主要课题之一。那么我国为什么也只是探测也没运回一星半点呢?可能最主要原因还是成本问题!


打个比方,地球上出金子最多的地方一吨矿石里不可能出一公斤黄金!而在月球上一吨月矿石也不可能出一公斤氦-3,所以你费九牛二虎之力运回几千吨矿石到地球,才提练出很少的氦-3,并且想要达到人类的需求有可能要把月球挖掉万分之一,是不是有点得不偿失?当然,真正在月球上开采氢-3,在月球上直接提炼肯定最好!不过,从目前来看,全世界还没有一个国家有这样的科技。还有,培养个合格的宇航员,成本都是用亿来衡量。并且,要想成为一名J一20合格飞行员,飞行时间不少余300小时。何况开采氢-3不是几十个飞行员就能搞定的事,至少是成百上千,他们既是飞行员也是月球上的工人。仅飞行费用每小时40万人民币,而且起初的培养费用可能提都不用提,更不要说航天飞机的飞行成本了……


希望d田野

氦-3作为未来地球最重要的核能清洁能源,因为不会产生放射性中子,所以不会对环境造成辐射污染。又因为地球上稀缺氦-3,因此科学家把目光转向了月球。月球上有大约100万吨氦-3,每100吨氦-3产生的能量可够全球使用一年。

那为什么没有人运回地球呢?

第一,提取氦-3必须将月球土壤加热到700摄氏度以上,才可以从中提取到,氦-3不易提取,如果直接把月球土壤运回,不仅成本大,而且不易运输。所以直接在月球上提取后搬运回来,那么就必须在月球上建设氦-3加工厂,以现在的科学技术很难实现。现在人连上月球都很难,更何况运建筑材料了。

第二,现在科学家并不重视氦-3作为能源使用,因为现在科技有限,地球的氦-3资源极少,供不应求,而且氦-3的反应炉的造价很高。

第三,航天器发射成本很高,而且一次肯定不是发射一个,就算能发射到月球,依现在的科技来讲,在月球上建设加工厂是不可能的

氦-3肯定是未来能源重要能源之一,这是全人类的梦想,需要全人类的共同奋斗。


偏执的分析狂

我们核聚变发电技术都还没着落呢还有心思去挖聚变燃料,还有假设人类突破了核聚变可控技术能发电了,那么光在地球的氘和氚就已经够人类使用到人类灭绝都用不完!!哪里花那么大力气到月球上挖氦-3呢!不过如果这玩意还有其他更重要的用途说不定还有价值一挖,作为核聚变材料就算了,不值钱啊😤


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