Пригодится лунный гелий или нет, покажет будущее, но рассказ о нем достаточно увлекателен и позволяет сравнить наши знания о строении атомного ядра и Солнечной системы с практическими аспектами энергетики и горного дела. Превратить свинец в золото было мечтой средневековых алхимиков. Как всегда, природа оказалась богаче человеческих фантазий. Реакции ядерного синтеза создали все разнообразие химических элементов, заложив материальные основы нашего мира. Гелиевый цикл реакций ядерного синтеза начинается со слияния двух протонов в ядро дейтерия. На следующих этапах образуются более сложные ядра. Выпишем несколько первых наиболее простых реакций, которые понадобятся нам в дальнейшем. p + p → D + e- + n D + D → T + p или D + D → 3He + n D + T → 4He + n D + 3He → 4He +2p p + 11Be → 34He Скорость реакции определяется вероятностью преодоления электростатического ба ... Читать дальше »

сли уж инженеры и физики найдут способ справиться с удержанием в десять раз более горячей, чем нужно для современного токамака, гелиевой плазмы (задача, кажущаяся сейчас совершенно фантастической), то, увеличив температуру еще всего лишь в два раза, мы "зажжем" и реакцию синтеза с участием протонов и бора. Тогда все проблемы с топливом будут решены, причем за гораздо меньшую цену: бора в земной коре больше, чем, например, серебра или золота, он широко используется как добавка в металлургии, электронике, химии. Различных боросодержащих солей горнообогатительные комбинаты выпускают сотни тысяч тонн в год, а если нам не хватит запасов на суше, то в каждой тонне морской воды содержится несколько граммов бора. И тот, у кого в домашней аптечке припасен пузырек борной кислоты, может считать, что у него есть собственный энергетический резерв на будущее.

Видим, что добыча гелия-3 на Луне выглядит вполне выгодной, как с чисто энергетической, так и с экономической точки зрения – разумеется, при условии, что на Земле эксплуатируется значительное число термоядерных реакторов, сжигающих гелий-3. Создание таких реакторов представляется в принципе вполне осуществимым, хотя и требует значительных усилий и времени – вряд ли меньшего, чем 20-30 лет. Большой срок? Немалый. Но такое же, если не большее, время займет и создание лунной инфраструктуры для добычи гелия-3. Значит, начинать уже сейчас - вполне разумно. На что можно опереться при создании лунной базы и лунной промышленности? В первую очередь - на спутные газы. На 1 кг добытого гелия-3 приходится: 6000 кг H2 3000 кг Н2О 3000 кг He4 2000 кг СО2 2000 кг СО 2000 кг СН4 500 кг N2 Кроме того, на Луне в больших количествах присутствует минерал ильменит, состоящий из оксидов железа и титана. Из ильменита можно получить кислород либо путём нагрева до температур выше 700 С, либо эле ... Читать дальше »

Гелий-3 позволит создать абсолютно безопасную энергетику, обеспеченную практически неограниченными запасами топлива. Термоядерная энергетика, использующая реакцию дейтерий-тритий (наиболее легко осуществимую), хоть и гораздо более безопасна, чем ядерная энергетика деления, всё же имеет ряд существенных недостатков. Основной - это большое число высокоэнергетичных нейтронов (число нейтронов на единицу мощности на порядок больше, чем у реакторов деления, энергия нейтронов примерно в 7 раз выше). Такого нейтронного потока ни один из известных материалов не может выдержать в течение срока больше 3-6 лет - при том, что ресурс реактора должен быть не меньше 30 лет. Значит, первую стенку тритиевого термоядерного реактора необходимо регулярно заменять - а это очень сложная и недешёвая процедура, связанная к тому же с остановкой реактора на довольно длительный срок. Далее, от мощного нейтронного излучения необходимо экранировать магнитную систему реактора - это усложняет конструкцию и удорожае ... Читать дальше »

Гелий-3 как ядерное топливо Реакция 3Не + D → 4Не + p имеет ряд преимуществ по сравнению с наиболее достижимой в земных условиях дейтериево-тритиевой реакцией T + D → 4Не + n. К этим преимуществам относятся: На порядки более низкий поток нейтронов из зоны реакции, что резко уменьшает наведённую радиоактивность и деградацию конструкционных материалов реактора; Получаемые протоны, в отличие от нейтронов, легко улавливаются и могут быть использованы для дополнительной генерации электроэнергии; Исходные материалы для синтеза неактивны и их хранение не требует особых мер предосторожности; При аварии реактора с разгерметизацией активной зоны радиоактивность выброса близка к нулю. К недостаткам гелий-дейтериевой реакции следует отнести значительно более высокий температурный порог. Необходимо достигнуть приблизительно миллиард градусов, чтобы она могла начаться[источник не указан 15 дней]. В настоящее время гелий-3 не добывается из природных источников, а создаётся искусственно, при распад ... Читать дальше »

Медицина Поляризованный гелий-3 (он может долго храниться) недавно начал использоваться в магнитно-резонансной томографии для получения изображения лёгких с помощью ядерного магнитного резонанса.

Медицина Поляризованный гелий-3 (он может долго храниться) недавно начал использоваться в магнитно-резонансной томографии для получения изображения лёгких с помощью ядерного магнитного резонанса.

Получение сверхнизких температур Путём растворения жидкого гелия-3 в гелии-4 достигают милликельвиновых температур.

Счётчики нейтронов Газовые счётчики, наполненные гелием-3, используются для детектирования нейтронов. Это наиболее распространённый метод измерения нейтронного потока. В них происходит реакция n + ³He → ³H + 1H + 0,764 МэВ. Заряженные продукты реакции — тритон и протон — регистрируются газовым счётчиком, работающим в режиме пропорционального счётчика или счётчика Гейгера-Мюллера.