Солнечный ветер - это поток разреженной плазмы, постоянно истекающей с солнечной поверхности в межпланетное пространство. Ветер уносит всего лишь около 3╢10-14 солнечной массы в год, но именно он оказывается основным компонентом межпланетной среды, вытесняющим межзвездную плазму из окрестностей Солнца. Так создается гелиосфера - своеобразный пузырек радиусом примерно в сто астрономических единиц, движущийся вместе с Солнцем через межзвездный газ. К ее границе сейчас, как надеются астрономы, подлетают американские спутники "Вояджер-1" и "Вояджер-2", которые скоро станут первыми космическими аппаратами, покинувшими пределы Солнечной системы. Впервые солнечный ветер обнаружила советская межпланетная станция "Луна-2" в 1959 году, однако косвенные свидетельства о наличии корпускулярного потока, идущего от Солнца, были известны и ранее. Именно солнечному ветру жители Земли ... Читать дальше »

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 »

На прошлой неделе в Москве были объявлены лауреаты крупнейшей российской научной премии "Глобальная энергия", которая по размеру впервые превзошла самую престижную в мире Нобелевскую премию. Премия вручена российскому ученому Евгению Велихову, французу Роберу Аймару и японцу Масадзи Ёсикава за развитие проекта ИТЭР по созданию международного экспериментального термоядерного реактора. Реактор уже разработан и должен быть запущен во Франции через 8 лет. Термояд избавит человечество от грозной перспективы энергетического кризиса, к которому мир стремительно приближается. Если развивающиеся страны станут потреблять столько же энергии, сколько ее расходуют в странах "большой восьмерки", энергопотребление возрастет в 9 раз. Месторождения углеводородов таких аппетитов не выдержат. Термоядерная реакция дает жизнь всему сущему на Земле. Даже тот, кто со школьной скамьи возне ... Читать дальше »

Сейчас, делая ставку на освоение Луны, исходят из того, что добыча “лунного” гелия-3 – это надолго. Однако такая программа ограничена не только появлением гелиевых реакторов, которые и делают добычу этого изотопа столь желанной, но и развитием двигателестроения, а именно: созданием ТЯРД или хотя бы ГфЯРД, позволяющим получить доступ к альтернативным источникам гелия-3 и делающим лунный вариант неконкурентоспособным. Гелий-3 – это продукт звездных синтезов. Тогда как земной гелий в основном образуется при радиоактивном распаде урана-238, урана-235, тория и нестабильных продуктов их распада и представляет собой изотоп гелия-4. Поэтому на Земле только 0,000138% из всего запаса гелия – это изотоп гелия-3. В то время как в метеоритном веществе и лунном реголите содержание гелия-3 составляет 17 - 32% от всего количества гелия. Причем на Луне гелий-3 находится лишь в поверхностном слое и имеет солнечное происхождение, а Луна играет роль ловушки для солнечного ветра. И хотя, наверное, все пла ... Читать дальше »

Россияне будут добывать гелий-3 на Луне Промышленное освоение Луны может стать новой перспективной задачей российской космонавтики, считает глава ракетно-космической корпорации "Энергия" Николай Севастьянов. Как передает РИА "Новости", он заявил: "Мы говорим сейчас о термоядерной энергетике будущего и новом экологическом типе топлива, которое нельзя добыть на Земле. Речь идет о промышленном освоении Луны для добычи гелия-3". Гелий-3 способен вступать в термоядерную реакцию с дейтерием, и этот процесс многие считают потенциальным источником дешевой энергии. Использование "лунного реагента" выгодно отличается от часто упоминаемого дейтерий-тритиевого синтеза тем, что в ходе реакции образуются свободные протоны, а не нейтроны. Последние могут значительно больше времени провести вне реактора, а потому более опасны. Легкий изотоп гелия составляет менее одной миллионной от общего количества этого вещества на Земле, однако с 1948 года его регулярно выделяют и используют для исследований в ... 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 »

В 1991 году И.Н.Головин приводил следующие грубые оценки: при топливной составляющей в 1 коп./кВт*ч цена тонны гелия-3 была бы 1 млрд. рублей. Энергетика СССР (300 ГВт в 1991 г.) потребляла бы примерно 40 тонн гелия-3 в год. В каждом полёте на Луну целесообразным было бы привозить 1/3 годовой потребности, т.е. 13-15 тонн. Если бы мы хотели иметь топливную составляющую в 1/3 коп./кВт*ч, то можно было бы допустить, чтобы каждый полёт стоил 5 млрд. рублей. Таким образом, добыча лунного гелия-3 выглядела вполне экономически окупающейся, даже с учетом стоимости разработки лунной космической системы, создания и амортизации лунной промышленности. Как ни парадоксально, по энергетическому эквиваленту лунный гелий-3 может оказаться дешевле земного каменного угля. По современным оценкам, затраты на организацию системы транспортировки стоит 3,5-4 млрд. $ + 750 млн. $ через каждые 10 рейсов к Луне. Доставка 7 тонн гелия-3 на околоземную орбиту – порядка 30 млн. $. Некоторые цифры: в 1990-м году ... Читать дальше »

13.11.2004 Сообщения: 3568 Откуда: Москва Добавлено: Пт Авг 19, 2005 16:04 Заголовок сообщения: Технология добычи гелия-3 на Луне. Промышленность по добыче гелия-3 должна включать следующие процессы: 1. Добыча реголита. Специальные “комбайны” должны собирать реголит с поверхностного слоя толщиною около двух метро и доставлять его на пункты переработки или же перерабатывать непосредственно в процессе добычи. Для получения 1 кг гелия-3 с энергетическим эквивалентом 6*10^5 ГДж необходимо собрать 100 000 тонн реголита, для чего требуются, по оценкам, энергозатраты порядка 2,2*10^3 ГДж. 2. Десорбция гелия из реголита. При нагреве до 600 С десорбируется 75% содержащегося в реголите гелия, при нагреве до 800 С - почти весь гелий. Нагрев пыли предлагается вести, фокусируя солнечный свет либо пластмассовыми линзами, либо зеркалами. Доставка и оборудование печей на Луне требует энергозатрат примерно 180 ГДж/кг. 3. Разделение изотопов He3 и He4. Разделение изотопов He3 и He4 пре ... Читать дальше »

Потому что на Земле гелия-3 по не вполне ясным причинам очень мало – суммарные запасы оцениваются в 4000 тонн (содержание гелия-3 в атмосферном гелии очень низко, и в гелии, получаемом из природного газа, не превосходит 2*10^-6 от He4). В принципе не исключено, что значительные количества He3 содержатся в мантии, однако доступ на глубины в десятки и сотни километров как сейчас, так и в обозримом будущем, представляется практически невозможным. Искусственное получение He3 (например, в ходе распада трития) также представляет собой сложную и дорогую задачу. 4000 тонн земных запасов - это, казалось бы, много. Однако эти 4000 тонн рассеяны в атмосфере и земной коре, так что заполучить их "в руки" просто невозможно. Более-менее доступные запасы составляют 500 кг (300 кг, образующиеся за счёт распада трития в ядерных боеголовках и тяжёлой воде реакторов CANDU и 200 кг, содержащиеся в природном газе), причём из этих пятисот реально доступны лишь первые 300 кг - He3, содержащийся в подземных ... 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 »

В интервью газете «Труд» академик Роальд Зиннурович Сагдеев назвал, сенсацию, поднятую вокруг добычи гелия-3 на Луне, не стоящей и выеденного яйца. Академик Сагдеев сказал, что на недавно прошедших 30-х Королёвских чтениях тон задавали сторонники лунных проектов, которые доказывали, что добыча гелия-3 на Луне выгодная и перспективная задача. Считается, что термоядерные реакторы, работающие на гелии-3, обеспечат человечество энергией на тысячелетия. Планы создания базы на Луне к 2015 году и добыча и транспортировка гелия-3, которые были представлены на чтениях — совершенно нереальны. Да и гелий-3 понадобится не ранее чем через 80 — 100 лет. Академик Сагдеев сказал, что всё еще не существуют реакторы, работающие на дейтерии и тритии. Хотя, запасы дейтерия в морской воде практически неограничены. Для создания термоядерного реактора, работающего на гелии-3, понадобится ещё около 100 лет. «Словом, построение гелиевого реактора - задача даже не XXI, а XXII века» — говорит Сагдеев. Поэтом ... Читать дальше »

Не вешайте нам гелий-3 на уши! Рождение национальной идеи как результат тоски по крупному технологическому проекту «Мы говорим сейчас о термоядерной энергетике будущего и новом экологическом типе топлива, которое нельзя добыть на Земле. Речь идет о промышленном освоении Луны для добычи гелия-3». Это заявление главы ракетно-космической корпорации «Энергия» Николая Севастьянова, если и не потрясло воображение законопослушных россиян (им сейчас, как раз, накануне нового отопительного сезона только с гелием-3 разбираться), то уж воображение специалистов и людей заинтересованных не оставило равнодушным. Оно и понятно: при, мягко говоря, не блестящем состоянии дел в отечественной аэрокосмической отрасли (космический бюджет России в 30 раз меньше, чем в США и в 2 раза меньше, чем в Индии; с 1989 по 2004-й годы мы запустили всего 3 исследовательских КА), вдруг, вот так, ни больше, ни меньше – россияне будут добывать гелий-3 на Луне! Напомню, что, теоретически, этот легкий изотоп гелия способе ... Читать дальше »

Гелий-3 заменит нефть О чем не сказал президент Буш, докладывая о планах колонизации Луны Сенсационная речь президента США Джорджа Буша в штаб-квартире НАСА, где он объявил о планах колонизации Луны и Марса, взволновала общественность. Как бы ни была сильна предвыборная составляющая космических прожектов президента, покорение других планет является одним из самых заветных желаний человечества. Но только ли столь поверхностные порывы заложены в новую американскую программу? Все-таки в США живут самые прагматичные люди на свете, ни цента на воздух, которого в космосе к тому же не сыскать, не выбросят. Президент Буш не счел нужным говорить о том, что план колонизации Луны - не столько космическая, сколько экономическая программа. Эта стратегия поможет Америке через 20 лет прибрать к рукам мировой энергетический рынок. И поставить на колени планету, которая как раз к тому моменту подойдет к рубежу глобального кризиса, связанного с истощением углеводородного топлива. Мировой энергетически ... Читать дальше »

В игре Mass Effect человечество использовало гелий-3 как основное топливо. В аниме Planetes люди добывают гелий-3 на Луне и будут использовать его в качестве топлива на корабле «Фон Браун», который отправится к Юпитеру. В фильме Луна 2112 ведется промышленная добыча гелия-3 на Луне, для производства энергии на Земле.

Критика планов добычи гелия-3 на Луне В то же время критики планов добычи гелия-3 на Луне, не оспаривая его достоинства как термоядерного топлива, отмечают следующие обстоятельства: Себестоимость производства гелия-3 с помощью синтеза на ядерных реакторах деления (через тритий) намного ниже космической; Существующие методы вывода тяжёлых грузов на орбиту недостаточно надёжны и экологически небезопасны, что может привести к сильному разрушению озонового слоя и загрязнению атмосферы и земной поверхности остатками ракетного топлива и продуктами его сгорания, а также отработанными ракетными ступенями и потерпевшими аварию головными частями; Реализация длительной, крайне дорогостоящей и плохо поддающейся аудиту лунной программы может привести к неоправданному перерасходу и даже расхищению огромных денежных средств. Вместо этого ряд специалистов предлагает разработать программу дешёвого и эффективного производства необходимого объёма гелия-3 из широко распространённого в природе лития-6 на ... Читать дальше »

Планы добычи гелия-3 на Луне Гелий-3 является побочным продуктом реакций, протекающих на Солнце. На Земле его добывают в очень небольших количествах, исчисляемых несколькими десятками граммов за год. Другое дело — Луна, у которой нет атмосферы. В результате чего ценного вещества там находится до 10 млн тонн (по минимальным оценкам — 500 тысяч тонн[4]). При термоядерном синтезе, когда в реакцию вступает 1 тонна гелия-3 с 0,67 тоннами дейтерия, высвобождается энергия, эквивалентная сгоранию 15 млн т. нефти (однако на настоящий момент не изучена техническая возможность осуществления данной реакции). Как сообщил президент РКК «Энергия» Н. Н. Севастьянов, «Постоянную станцию на Луне мы планируем создать уже к 2015 году, а с 2020 года может начаться промышленная добыча на спутнике Земли редкого изотопа — гелия-3» Исходя из чего, населению нашей планеты лунного ресурса гелия-3 должно хватить как минимум на ближайшее тысячелетие. Основной проблемой остаётся реальность добычи гелия из лунно ... 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.

Квантовая жидкость, существенно отличающаяся по свойствам от жидкого гелия-4. См. также Сверхтекучесть. Жидкий гелий-3 удалось получить только в 1948 году. В 1972 году в жидком гелии-3 был обнаружен фазовый переход в сверхтекучее состояние при температурах ниже 2,6 мК и при давлении 34 атм. За открытие сверхтекучести гелия-3 в 1996 г. была присуждена Нобелевская премия по физике Дугласу Ошерову, Роберту Ричардсону и Дэвиду Ли. В 2003 году Нобелевской премией по физике отмечены Алексей Алексеевич Абрикосов, Виталий Лазаревич Гинзбург и Энтони Леггет, в том числе и за создание теории сверхтекучести жидкого гелия-3.

Атомная масса гелия-3 равна 3,016 (у гелия-4 она равна 4,0026, ввиду чего их физические свойства весьма отличаются). Гелий-3 кипит при 3,19 К (гелий-4 — при 4,23 К), его критическая точка равна 3,35 К (у гелия-4 — 5,19 К). Плотность жидкого гелия-3 при температуре кипения и нормальном давлении равна 59 г/л, тогда как у гелия-4 она равна 124,73 г/л, в 2 раза больше. Удельная теплота испарения равна 26 Дж/моль (у гелия-4 — 82,9 Дж/моль).

Существование гелия-3 было предположено австралийским ученым Марком Олифантом во время работы в Кембриджском университете в 1934. Окончательно открыли этот изотоп Луис Альварес и Роберт Корног в 1939.

Гелий-3 — самый лёгкий из изотопов гелия, один из двух его стабильных изотопов Гелий-3 (3He) Является изотопом гелия Атомная масса 3,0160293191[1] а. е. м. Период полураспада стабильный[2] Количество протонов и нейтронов в ядре p2; n1 Состав и строение Ядро гелия-3 (гелион) состоит из двух протонов и одного нейтрона, в отличие от гелия-4, имеющего в составе по два протона и нейтрона. Природная изотопная распространённость гелия-3 составляет 0,000137 % (в атмосфере Земли; в других резервуарах она может очень сильно отличаться в результате природного фракционирования и т. п.)[2]. Общее содержание гелия-3 в атмосфере Земли оценивается всего в 35 000 тонн. Оба изотопа гелия постоянно улетучиваются из атмосферы в космос, однако убыль гелия-4 на Земле восполняется за счёт альфа-распада урана, тория и их дочерних нуклидов (альфа-частица — это ядро гелия-4). В отличие от более тяжёлого изотопа, гелий-3 не появляется в процессах радиоактивного распада (за исключением распада космогенного трития ... Читать дальше »