艾伯史密斯

目前我们大量使用的化石能源由于其不可再生性、对环境有污染和极为低下的能量转换率，迟早会成为人类文明的“绊脚石”。因此我们迫切地需要更加高效、清洁以及持久的能源，放眼未来，可控核聚变无疑是我们未来的理想能源。

受限于科技水平，目前的相关研究工作只能从最初级的核聚变开始，根据科学家的设想，未来的可控核聚变主要有三种类型，即：氘和氚的核聚变、氘和氦3的核聚变以及氦3和氦3的核聚变。

需要指出的是，前两种类型的核聚变总是会伴随着中子辐射的，而中子辐射会给人们带来很大的麻烦。这是因为中子不带电，穿透力又超强，它们会将核聚变产生的能量大量带走，而且当中子接触到其他物质后，又会制造出各种放射性物质，使得核聚变反应很难控制并且相当危险。

而氦3和氦3的核聚变在产生巨大能量的同时，又完全不会产生中子辐射，因此氦3被称为完美能源，成为了未来可控核聚变最理想的燃料。尴尬的是，根据估算地球只有0.5吨的氦3，但我们也不必沮丧，因为科学家发现，月球的氦3资源非常多，其储量高达100万吨以上。

现在问题就来了，为什么月球上氦3那么多，地球却很稀少？

我们都知道太阳的光和热来自于其内部的核聚变反应，通常来讲，我们可能会认为在太阳的内部，四个氢原子“Duang”的一声就聚变成一个氦原子，但实际上并不是这样，我们先上图。

可以看到，在太阳的内部，氢是通过一系列的反应才最终聚变成氦-4的。在这个过程中，大量的氦3不断地在太阳内部生成，但这些氦3不会全部继续下一步的核聚变反应，它们中的一小部分会脱离反应区域来到太阳外层，并随着太阳风“吹”向广袤的宇宙空间。

随着太阳风来到月球和地球的氦3，其浓度基本上都是一样，当太阳风“吹拂”月球的时候，这些氦3就会落到月球表面，日积月累之下，月球氦3的储量就渐渐升高了。然而同样的情况发生在地球上，即又是另一番景象。

地球拥有浓密的大气层以及强大的磁场，它们就像巨大的保护伞一样呵护着地球上的生命，使我们不至于受到各种来自宇宙空间的侵袭，但也就是它们，将这些来自太阳的“馈赠”通通挡在了外面。

看到这里，可能有人会问了，地球上0.5吨的氦3又是从哪里来的呢？其实地球上的氦3并不是来自于太阳风，而是来自于地球上的氚。氚是氢的一种同位素，它的原子核拥有一个质子和两个中子，当它发生β衰变时，其中的一个中子会衰变成质子，于是氚就变成了氦3。因为地球上的氚本来就非常少，所以理论上讲，地球也就只有那么可怜巴巴的一点点氦3了。

我们可以看到，宇宙其实是公平无私的，它并没有厚此薄彼，而为什么月球上氦3那么多，地球却很稀少，只不过是因为地球看不上那些氦3，直接将它们拒之门外而已。

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魅力科学君

月球上的氦3可以为人类带来源源不断的能源，是清洁,高效安全的发电核能。但据统计氦3在地球上最多500公斤，想要获得氦3，需要从氚衰变中得到。而月球上氦3的含量高达70公斤/km²，共100万吨以上，而100吨氦3能供应全球一年的电能。

为什么月球上氦3那么多？地球上却很稀少？

这因为氦3是由早期太阳☀上的热核反应生成的，再借助太阳风天女散花般洒向太阳系各处。而地球上的磁场和大气层的障碍，导致氦3难以落入地表，只有少量“幸运者”得以在地球“安家落户”。

当然月球上没有磁场和大气层，氦3可以长驱直入的在月球土壤上扎根，而且太阳风不断为月球“送货”，所以月球上的氦3会有增无减。据科学家预测，月球上氦3的储量足以为人类供应一万年的发电量。

氦3是什么？

氦3是无色无味,稳定的氦气同位素气体，地球上天然的氦3含量仅为1.38×10ʌ-6。氚衰变后能得到氦3释放β射线。它在物理学上可以用来验证宇宙怎样形成宇宙弦的理论。氦3在1996年由戴维·李,奥谢罗夫,理查森共同发现了氦3的超流动性，同年因此获得了诺贝尔物理奖。

地球上如果氦3含量太高就会导致大气氧气含量降低，氧气含量降低到19.5%时，就会引起窒息的后果。

氦3因为仅有一个中子的特点，所以它与氘热核反应过程中放射的是没有辐射的质子，不会影响到环境。因此它将是人类未来既高效，又清洁安全的核反应发电的能源，完全可以取代石油,天然气,煤等自然资源。因此被科学家称为“完美能源”。

弄潮科学

氦-3是太阳内部核聚变反应的一种产物，它会随着太阳风，从太阳表层大气，大量逸散到宇宙空间当中，每时每刻都有大量的氦-3随着太阳风吹向宇宙深处。

有大气层的天体

当氦-3遇到具有大气层的行星时，会首先被这些行星的引力所捕获，并被加入到该行星的大气层当中。然而，因为氦-3的密度实在太低——氦气属于惰性元素，外层电子饱和，因此不会需要与另一个氦原子形成分子，所以一个氦原子就是一个氦气分子，相较于其他气体分子来说，氦气(氦-4都比氦-3密度高一些)的密度和氢气分子(H2)差不多，因此这两种气体都会因为密度梯度而上浮到大气层的顶层，这个层位是大气中气体逃逸的层位，一旦有太阳风吹拂，这些位置的气体就会逃离地球引力的束缚而逸散到外太空当中。

不要想象氢气和氦气能够均匀的混合到我们身边的气体之中，想想氢气球和氦气球的动作——我们日常见到的氦气球所使用的氦气是采自地下储藏的氦气资源。而相比氦气来说，氢气的制备要容易得多，通过电解水即可得到。在地球上氦气(主要是氦4)是一种稀有资源，更别说氦-3了。

没有大气层的天体

但是对于月球就不一样了，月球表面没有大气层，所有的气体分子，如果随太阳风落到月球上，要么继续逸散，要么就会被月壤所吸附，固定在这些岩石的隙缝里(这很类似我们用活性炭来净化空气)——岩石的原子与氦-3分子之间会存在着范德华力(分子之间的一种弱静电引力)，从而使氦分子固定下来——当然这样的机理也适用于来自太阳风的其他分子(一般都是小质量气体分子)。

但实际上月球上的氦三总量也并不高，毕竟月球也不过只是借助了表面细腻的土壤来吸纳太阳风当中的氦-3，其丰度并不高。而实际开采时则很有可能会因为扰动而逃逸一部分。

相较于月球上那点点可怜的氦3储量，木星、土星等大型气态行星才是真正的氦3库，因为这些行星具有强大的引力场，能够确保氦气不会逃逸。

未来开采月球上的氦-3是有可能的，但前景并不一定乐观。如果人类掌握了氢核聚变的能力，那么可以利用地球海洋中的氘氚核聚变来生产氦3，这样才是长久之计和低成本之道。

目前全球的氦气资源已经渐显枯竭，氦气目前是一种不可再生的资源，是地球形成时的太初成分（极少量氦3可因锂被天然衰变产生的中子轰击产生），但这个情况会在人类掌握核聚变技术之后得到逆转。

氦-3的价值

氦-3的价值在于氦-3与氦-3的聚变反应不会产生中子，属于一种相当安全清洁的核聚变，因为一旦有中子释放，那么就可能使其他任何物质分子被“激活”变成放射性同位素，形成核废料污染（因为不少放射性同位素半衰期很长，会长期影响人类的生存环境）。此外，氦-3聚变的能效高于氘氚聚变(氦3的绑定能甚至低于氚)，而且氦3本身是没有放射性的。

但是，氦-3的诸多聚合路径，诸如氘-氦3聚合，以及氦3-氦3聚合都有相当大的成本困境，如果成本不是问题，那么科学家实际上还可以将相同的成本投入到更优化的聚合方案当中，诸如质子-硼“无中子核融合”技术，这样完全可以摆脱对于地外资源氦3的依赖。

上图：质子（氢核）+硼-11生成碳-12，然后再分裂为三个氦核，释放出能量，这个反应可能比氦3聚合更好（至少不用担心储量问题）。

小宇堂

答：主要是由于地球大气层和磁场，阻碍了太阳辐射中的氦-3原子到达地球。

氦-3是最理想的核聚变清洁能源，不仅释放能量很高，而且聚变过程没有中子放出（3He+3He→4He+2(1H)，ΔE=12.860MeV），一旦人类商用可控核聚变实现，那么氦-3将是人类最重要的能源之一。

整个地球上的氦-3元素，基本都是由氚核（超重氢）通过β衰变得到，氚的丰度本来就稀少，所以地球上的氦-3元素更是少得可怜，提纯成本非常高，地球上能被人类利用的氦-3总量只有半吨左右。

但是月球上的氦-3就非常丰富，据估计，整个月球能被开采的氦-3元素，高达70多万吨，如果全部用于核聚变反应，可为人类提供数千年的能源供给。

在太阳内部，进行着氢元素向氦元素聚变的过程，其中有一步反应，是一个氕核与氘核聚变，结合为氦-3：

2D+1H→3He+γ，ΔE=5.494MeV；

这一反应主要在恒星很小的一个核心区域进行，大部分氦-3会继续聚变为稳定的氦-4，只有极少一部分氦-3元素，会脱离反应区，然后到达太阳表面，经太阳风吹拂向四周。

月球没有磁场和大气，太阳风中的氦-3元素会直达月面，并均匀分布在月球土壤之中；但是地球厚厚的大气层以及地磁场，把氦-3元素阻挡在外，根本无法到达地面，这就是地球上氦-3元素稀少，而月球上很多的原因。

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艾伯史密斯

氦-3是一种清洁的核聚变材料，为什么地球上这么少，而月球上这么多？

尽管氦-3是那种传说中的核聚材料，但地球上却极为稀少，甚至翻遍整个地球也只能提纯半吨，这要比世上绝大部分物质都稀有！但月球却相对比较丰富，当然并非只有月球上有，在水星上也有！只要是没有大气层的天体都会有，但距离太阳越近其沉淀浓度将更高一些！

在太阳系的岩石质天体中，也只有和月球差不多的水星沉淀有大量的氦三！这完全得益于它们几近于无的大气层，甚至可以用高度真空来形容！这使得太阳风可以长驱直入......对了，月球和水星的氦三都来自于太阳！

在太阳1/4半径的核心区域，核聚变就在此处发生，当然包括氕核与氘核聚变，两者结合为氦-3！并且氦-3会继续聚变成更稳定的氦-4，但会有部分氦-3会随着对流逐渐向太阳表面上升，最终随着剧烈的太阳活动的太阳风被洒向宇宙空间，太阳对于各大行星并没有厚此薄彼，但行星的磁场和大气层阻挡了氦-3落向行星表面！

您也许会认为仅仅依靠这太阳风送出来的氦三而且还均匀分布在环太阳这个天球上的每一寸空间，月球分配到的也太少了吧......其实也不多，月球的氦三可开采量也就七十万吨左右，只不过足够地球用上数千年而已！

那么地球上的氦三是哪里来的？不是被大气层和磁场给阻挡了吗？地球上的氦三基本都是由氚核（超重氢）通过β衰变得到，但地球上的氚本来就很少，你可以想象一下氦三是有多珍贵！但您不要以为从月球上搬来氦三就可以了....还早呢，我们人类的核聚变路线图，还在八字才刚开始写撇的时候！

我们正在第一代门外徘徊，不知道何时才能走到第三代！氦三是个天大的饼，但只是画在天上，我们看得到却吃不到.......

星辰大海路上的种花家

“为什么月球上氦3那么多，地球却很稀少？”主要原因是地球磁场与大气层的存在阻挡了氦三在地表的积累。

浅谈氦-3

氦-3是氦的同位素之一，比我们常见的气球填充气体氦-4少一个中子。氦-3是一种理想能源，如果按照人类现在的能源消耗水平计算，一百吨氦-3通过核聚变反应产生的能量就可以供应全球一年的能源需求，但遗憾的是地球上可开采的氦-3连一吨都不到，而月球上却有近百万吨的氦-3储量。

为什么说氦-3是最理想的能源呢？其主要原因在于氦-3作为核聚变燃料的优势地位，首先来说氦-3不具有放射性，相较于现在的裂变燃料来说，氦-3更容易运输与储存，无疑是一种清洁能源，除此之外氦-3聚变过程中由于不产生中子，也就不用担心中子污染问题；其次氦-3聚变虽然相较于传统的氘氚聚变虽然需要更高的温度，但是其依然可以通过激光约束与磁约束来实现，不需要再进行大量的基础理论研究；

虽然氦-3聚变有许多优点，但是氦-3目前从开采提取到实际运用都处于理论之中，将月球的氦三搬运到地球无疑需要面临巨大运输成本与风险，而且从月壤中提取氦三也是一个非常复杂的过程，除了需要将月壤加热到七百摄氏度外，还需要离心机、交换膜等设备的提纯，这无疑需要在月球建立一座氦三加工厂，因此月球虽然有丰富的氦三资源，但是想要为人类所用却并不容易。

为什么月球上的氦三含量高于地球

科学家研究发现，太阳的日冕层会向宇宙空间中抛射粒子流，通常我们称其为太阳风，太阳风的主要成分为氢粒子与氦粒子，而氦粒子中氦三与氦四的比例约为1:2000。理论上来说太阳风可以吹遍整个太阳系，但是太阳风所携带的物质多为等离子态，当这些粒子运动到地球附近时会受到地球磁场的影响，使其偏转方向进而绕过地球继续前进，但是对于没有全球性磁场保护的月球而言，太阳风中携带的物质会直击月表，最后保留在月壤中。经过四十多亿年的积累，科学家认为月球地壳的浅层内至少含有上百万吨的氦-3，这足以供应人类上百万年的能源需求。

总结

氦三是一种理想的核聚变能源，与传统的氢同位素聚变相比也有许多优势，但是地球上可开采的氦三储量非常少，这主要是由于地球磁场与大气层的存在阻挡了太阳风中的氦粒子，而月球由于缺少全球性的磁场保护，太阳风可以直达月表，经过四十多亿年的积累后，月球地壳中的氦三含量已经远远高于地球。

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漫步的小豆子

直接答案：

地球上没有氦3，如果把氦3比作是稀有客人，那么月球就是接纳这位客人的地方，而地球因为某种原因拒绝了这位客人，因此地球上的氦3资源非常稀少。

图释：探月工程在月球上发现了氦3

先来认识下氦3：

学过化学的读者知道，我们常说的稀有气体有氦氖氩氪氙氡，因为这些气体的化学性质很稳定，不易发生化学反应，深层机理就是不易得失电子。这里提到的氦指的是氦4，由两个质子和两个中子构成原子核，外加两个核外电子构成氦4，氦4是无色无味的气体，在地球上含量特别低。

太阳系中最原始的氦3来自太阳内部的核聚变反应，核聚变生成的氦3会随着太阳风散播到各处，包括月球和地球，所谓太阳风，就是太阳上产生的一些粒子流，但是由于地球表面包裹着厚厚的大气层，这样就阻止了太阳风到达地球，因此氦3也就无法到达地球。

太阳风的粒子流中其实最主要的成分是质子和电子，也就是带电粒子束，由于地球表面还存在磁场，当带电粒子束到达带球磁场范围内时就会被磁场作用下发生偏转，因此也无法顺利将氦3运载到地球。

月球表面既没有大气层，也没有磁场，在太阳风的运载作用下，大量的氦3就沉积在了月球表面。

图释：太阳风暴，太阳风的能量来源

氦3只是比氦4少一个中子，因此发生聚变反应时不会释放出多余的中子，也就是没有辐射的，是一种非常理想的聚变材料。

总结：月球上大量储存了氦3，是因为月球表面没有大气层和磁场，不会排斥运载氦3的太阳风，因此积累了大量的氦3,。

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核先生科普

　　主要原因在于，月球更容易吸收太阳风粒子的，在月亮形成至今，有几亿炖吨吨氦-3粒子打在月球表层土壤内。再一个原因月球自身没有磁场，所以使氦-3粒子能在月球安全存在。相比之下，地球上的氦-3粒子在地球磁场的作用下，沿着地球磁力线慢慢扩散，最终被大气层进去大气层而消失。

　　另外一个主要的原因月球那里的环境是高真空，低引力，温度高、温差大（白天可达130℃，晚上可降到-183℃），正好可将月壤加热并实施氦-3和氦-4低温分离。

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氦3是生成氦4得原料，大都结合一个中子生成了氦4。所以自然界中氦3很少。

得微道

显然是因为月球是地球的一个卫星.在自然形成中由于引力的作用.远离地球的外层氚很容易被月球所吸收.且它又是具有稳定性能的惰性结构.故而月球占有的比重比地球多

關鍵字: 月球 能源 可再生性