月球上氦-3發電夠全人類用上萬年,爲什麼沒有人運回地球?

愛好養豬仔

答案:因為利用氦-3來發電根本就是一個偽命題

目前所有的核電站都是通過重核裂變的形式發電的,在裂變過程中會產生大量的核廢料處理起來相當麻煩。而通過氦元素的同位素氦3作為核聚變發電的原材料,能夠產生比鈾235裂變高几倍的能量,同時氦3作為聚變原材料不會產生中子,也就是不會產生核輻射,並且嫦娥二號已經探測到月球的氦3儲備有上百萬噸,100噸相當於全球一年的能源總和,那麼月球上的氦3可以供人類使用1萬年的時間。無汙染、儲量大、能源效率高,理論上來說這簡直是完美的原材料,但實際上氦3想要發電是完全不可能的。

氦3+氘核反應產生氦4+質子,這是氦3聚變的基本原理,而實際上在核聚變中如果將原材料氦3和氘核混合在一起,首先進行的是氘-氘核聚變反應,因為原子核如果帶電荷越多,那麼原子核之間產生的庫倫斥力就越大,所以一定是原子核所帶電荷越小的原子核越容易發生反應,氘質子數是1,而氦3的質子數是2。在受控核聚變中,一定是氘-氘核聚變反應需要的溫度更低,反應條件更寬鬆;氘-氦核聚變反應需要的溫度更高。

這樣就產生了一個問題,在託卡馬克裝置升溫的過程中氘核會自己先發生聚變反應將原材料耗盡,最後只剩下氦3,而氦-氦核聚變反應原子核之間的斥力非常大,沒有足夠的反應截面積,達不到反應速率,無法進行核聚變反應。

所以想要通過氦-3和氘核進行核聚變反應在理論上也是做不到的。


科學薛定諤的貓

這個問題就像問,在人們沒有鍊鐵技術的時候,在某個大山裡發現大量鐵礦石,為什麼沒有人運回來。月球土壤裡雖然有大量的氦-3,但是人類還沒有掌握可控核聚變,原料再多,目前我們還用不著啊。

可控核聚變目前還是人類最需攻克的世界難題,保守來看需要幾十甚至百年來進行攻克。目前人類能夠利用的人工核聚變,是不可控的熱核反應 - 氫彈。它是通過裂變點火,靠慣性力把高溫高壓的等離子體進行約束。

人們當然也在嘗試各種人工可控的慣性約束,例如使用激光打靶的方式實現激光慣性約束核聚變。採用少量熱核物質的爆發來實現能量利用,但目前都還在試驗摸索階段。

通過磁約束建造可控聚變反應堆,是目前最有希望實現人工核聚變的一種方法。通過強磁場來約束等離子體,並對其加熱,實現聚變點火。世界上已經有多個託卡馬克實驗堆,美國,歐盟,中國,日本都在展開相關研究,但目前都還處在基礎研究階段,離商業應用還有數十年的路要走。但這是可行的路線,數十年後應該能夠成功,一旦人工可控核聚變實現,人類的能源利用突飛猛進,核聚變的燃料根本不是問題。


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量子實驗室

這個問題並不怎麼嚴謹,不是沒有人把月球的氦三運回地球,而正是人類把月球土壤帶回來才發現其蘊藏著大量的氦三資源!

美國在上個世紀60年代末七十年代初就成功登陸月球6次,每次可都是往地球帶回月球土壤的,這裡面就包含著氦三。我們對月球氦三的初步認識就源於人類帶回來的月球土壤!


其實我認為大肆渲染月球氦三資源有種譁眾取寵的感覺!

目前各個有能力的國家都爭先恐後地進行登月比賽,比如發射各種探測器什麼的。如果僅僅只是為了攀比就盲目登月,各國的納稅人怕是不同意!

月球上的確蘊藏著大量的珍貴資源,包括氦三。而各國政府為了在太空競爭上不落後於他國,就不得不得畫一個看起來切實可靠的大餅給民眾。政府會說:你們都看,月球上有那麼多氦三,這些都是核聚變的理想原料,而地球上的氦三卻極為稀有,我們再不抓緊研究月球可就真落後了。


其實氦三的確有一個很大的好處,那就是核聚變中不會產生較大輻射。因為氘-氦3熱核反應只會產生帶電的粒子,只要這些粒子帶電,就可以在磁場的作用下被束縛起來,不至於讓這些粒子產生外部輻射!而其他類型的核聚變就會產生中子,這些高能的中子不帶電,你無非通過磁場約束它們,目前人類還沒有較好的辦法應付這些高能中子的破壞!

地球上的氦三資源極其短缺,其儲量大概不足500kg,而月球上富含著上百萬噸的氦三。科學研究表明:1萬噸氦3就足夠人類使用一個世紀!整個月球氦三儲量足以讓人類安然享用1萬年!

但是這裡面有個很大的邏輯問題

可控核聚變人類目前看來是掌握不了了,起碼要等一個世紀。即便人類現在開採了月球的氦三,那也是一堆無法大規模實用的資源。因為可控核聚變技術的掌握還遙遙無期!

目前中國,印度,日本,歐盟和NASA以及Space-X都在尋求降低登月的成本。

我認為人類會恰巧同時掌握了低成本登月技術和可控核聚變的技術,那時候再開發月球的氦三為人類服務才是天時地利人和的最佳時機。 但是我認為這樣的願景大概會在本世紀末才會實現!


科學認識論

地球上極度稀缺的氦-3,用來做核聚變發電的燃料不僅效率高,而且沒有輻射。氦-3在月球約有上百萬噸,夠全人類用上萬年。

然而,人類已經有46年沒有再登陸月球了,為什麼不考慮把月球的資源運回地球呢?

回憶大航海時代,哥倫布發現北美洲,這是一片全新的土地,有豐富的物產資源,土著還能當苦力,從此,人類進入了新的紀元。

但是月球和北美洲不一樣啊,載人航天火箭不是哥倫布的小破船啊,花上千億美元,去月球搬磚

?更悲催的是,就算把月球土搬回來了,地球上的科學家還沒辦法讓氦-3乖乖的在核電站工作呢。

說到這應該明白為什麼人類不登月了,性價比實在太低。各國都改用探測器,探索月球、火星等等天體。以前登月是一種炫耀國力的方式,如今在和平年代,一切隨緣吧。也許等到地球資源枯竭,科技又足夠發達的時候,月球

才會變成人類的「北美洲」,資源隨用隨取,甚至變成人類飛向太空的天然中間站,像大航海時代的深水不凍港。


找靚機科普號

題主的問題是根本錯誤的,其實氦3無法作為“核聚變能源”來使用。

說氦3可以作為核聚變能源,是建立在這個原理的基礎上,就是He3(d,p)α。這個核反應是說,一個氦3核與一個氘核聚變,產物是一個質子加上一個α粒子(氦4),同時,會釋放出約18MeV的能量。表面上看,它的放能大於氘氚聚變,聚變產物又沒有中子,簡直是太好了。

但這個結論顯然是不懂“受控熱核聚變”的原理所做出來的。實際上,它是要求在兩種不同的原子核之間發生聚變核反應。沒有注意到這一點,就會犯基本錯誤。

用氦3作為“熱核聚變”的燃料,一定是要把它與氘混合,形成氘-氦3混合體系,這時人類考慮的是要利用氘核與氦3的聚變核反應,但問題就出現了——沒有考慮氘原子核之間會發生聚變核反應。

因為庫侖位壘的影響,氘核與氦3核的核反應截面,要遠小於氘氘聚變核反應的截面,這樣,就會發生氘氘聚變先被“點燃”,沒有任何辦法來阻止發生氘氘聚變核反應,而且,氘氘聚變所需要的溫度,遠小於氘—氦3聚變所需要的溫度。這樣,就肯定會發生氘原子核“快速燃燒”的現象。

最後就算氦3也參加了聚變,但其發生聚變的幾率遠小於氘氘聚變,所以氘核肯定先被燒光,而剩下的氦3之間的聚變截面又很小,無法達到足夠的核反應速率(產能速率)。溫度會急劇下降,整個“聚變堆”將停止運行。

這就是我不看好氦3作為“聚變能燃料”的原因。不知什麼原因,幾乎沒有哪個“聚變專家”來指出這個問題。實際上,在論述“受控熱核聚變”的專著裡,明確指出在氘氚聚變或氘氘聚變的體系中,要忽略氘—氦3聚變,和氦3—氦3聚變的貢獻,理由是“核反應幾率太小”。這就證明了我的觀點是正確的。

其實道理很簡單。可以打一個比方:有人告訴你,有一種“石頭”,如果把它與煤炭混在一起燃燒,達到一億攝氏度時,放出的能量比單燒煤要高很多。但不能單獨燒。你肯定會問:那到一百萬攝氏度時,煤炭不會全燒光嗎?這時,那種“石頭”該怎麼燒呢?


手機用戶58903279720

人類航天科技競逐也有年,美蘇航天角鬥的經驗告訴我們,宇宙之大,現在就以傾國之力去做,要被碰得頭破血流的,但誰要是止步不前,長期徘徊觀望,以為不值得去探索,也是要後悔莫及的。

不成的自有道理。有人計算過,要得到10噸氦3,就需要3.5億噸月壤,3.5億噸月壤體積是4.375億立方米,這真是細思極恐啊,非容易,這個事看來在沒有更好的技術手段去實現的情況下,只能進行先期技術驗證,看看哪種辦法更好,看看隨著人類科技的發展,有無更好的辦法。如果現在就去著手採集,手段確乎有限。

成也是必須的。以前不成,並不代表今後不成,要成的話,即從現在起,就要著手開始研究,否則就是老虎吃天,永遠無法下手。地球人口越來越多,現在探明的資源總有枯竭的一天,為明天計,為子孫後代計,必須從今天開始去發現更好的或可以替代的資源,比如歐陽院士說的氦3。

如果僅從氦3兩字去想問題,就把我們的院士給想小了,月球還有沒有其它資源可供人類利用?我們登陸月球也不只為個氦3。月球是人類看到的除地球外最明亮的星球,幾千年以來引人渴望去探索,現在我們已經擁有了這樣的技術手段,為什麼不值得一試呢?


魂舞大漠

這個問題得從經濟和技術兩方面分析。有利可圖的事情肯定會驅使人們不斷去嘗試。

1)經濟方面,目前發射火箭所耗費的資金是巨大的,以航空航天發達的美國為例,美國航天局總計發射135次,花費1960億美元,平均每次發射費用高達15億美元,注意單位是美元。即使現在SpaceX將發射費用控制到了5000萬美元左右,依然是很昂貴的成本。

這只是火箭發射成本,還不算工人的宇航服,月球上沒有大氣層和磁場保護,太空中各種射線和真空對工人生命有直接的威脅,必須穿航空服,而一套航空服費用高達1.6億人民幣。



如果再算上施工設備,施工場地費用,費用簡直太高了。真有公司從事挖掘氦-3,投入不一定能收回成本。此其一。



2)技術方面

目前航空航天並沒有發展到普通人也能上月球的程度。我們知道,我國載人飛船對宇航員挑選那是相當嚴格的,要身體素質、心理素質、應急應變能力都相當高。即使選上了,還要經過嚴格得培訓。航天飛船還沒有達到規模民用的條件。

還有就是,太空上施工難度,太空上處於失重狀態,如何施工如何爆破,需要什麼樣的設備,月球上礦場探測,等等還需要研究。



所以,目前來說,開採月球資源只是個夢想,需要人類很長一段時間的努力才行。

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九九途鴨科普

首先氦-3是一種清潔、安全和高效率的核融合發電燃料。氦-3可以和氫的同位素發生核聚變反應,但是與一般的核聚變反應不同,氦-3在聚變過程中不產生中子,所以放射性小,而且反應過程易於控制,既環保又安全,但是地球上氦-3的儲量據專家估計全世界最多有幾百公斤,如果要開發利用不可能滿足人類的需要。氦-3雖然地球上儲量非常少,但在月球上氦-3的儲量卻是非常豐富的。


據專家估算,從月壤中提取1噸氦-3,可以得到約6300噸的氫、70噸的氮和1600噸碳。人類只需每年向月球發射2到3艘載重100噸的宇宙飛船,從月球上運回的氦-3即可供全人類作為替代能源使用1年,而它的運輸費用只相當於目前核能發電的幾十分之一。氦-3的確是目前最好的清潔能源,那為什麼地球上就沒有一個國家(比如美國、俄羅斯或者我們中國)到月球上去開發氦-3呢?

其實2004年4月我國“嫦娥一號”探月衛星搭載的探月儀器就是探測月球土壤厚度與元素含量的,其中探測氦-3也是主要課題之一。那麼我國為什麼也只是探測也沒運回一星半點呢?可能最主要原因還是成本問題!


打個比方,地球上出金子最多的地方一噸礦石裡不可能出一公斤黃金!而在月球上一噸月礦石也不可能出一公斤氦-3,所以你費九牛二虎之力運回幾千噸礦石到地球,才提練出很少的氦-3,並且想要達到人類的需求有可能要把月球挖掉萬分之一,是不是有點得不償失?當然,真正在月球上開採氫-3,在月球上直接提煉肯定最好!不過,從目前來看,全世界還沒有一個國家有這樣的科技。還有,培養個合格的宇航員,成本都是用億來衡量。並且,要想成為一名J一20合格飛行員,飛行時間不少餘300小時。何況開採氫-3不是幾十個飛行員就能搞定的事,至少是成百上千,他們既是飛行員也是月球上的工人。僅飛行費用每小時40萬人民幣,而且起初的培養費用可能提都不用提,更不要說航天飛機的飛行成本了……


希望d田野

氦-3作為未來地球最重要的核能清潔能源,因為不會產生放射性中子,所以不會對環境造成輻射汙染。又因為地球上稀缺氦-3,因此科學家把目光轉向了月球。月球上有大約100萬噸氦-3,每100噸氦-3產生的能量可夠全球使用一年。

那為什麼沒有人運回地球呢?

第一,提取氦-3必須將月球土壤加熱到700攝氏度以上,才可以從中提取到,氦-3不易提取,如果直接把月球土壤運回,不僅成本大,而且不易運輸。所以直接在月球上提取後搬運回來,那麼就必須在月球上建設氦-3加工廠,以現在的科學技術很難實現。現在人連上月球都很難,更何況運建築材料了。

第二,現在科學家並不重視氦-3作為能源使用,因為現在科技有限,地球的氦-3資源極少,供不應求,而且氦-3的反應爐的造價很高。

第三,航天器發射成本很高,而且一次肯定不是發射一個,就算能發射到月球,依現在的科技來講,在月球上建設加工廠是不可能的

氦-3肯定是未來能源重要能源之一,這是全人類的夢想,需要全人類的共同奮鬥。


偏執的分析狂

我們核聚變發電技術都還沒著落呢還有心思去挖聚變燃料,還有假設人類突破了核聚變可控技術能發電了,那麼光在地球的氘和氚就已經夠人類使用到人類滅絕都用不完!!哪裡花那麼大力氣到月球上挖氦-3呢!不過如果這玩意還有其他更重要的用途說不定還有價值一挖,作為核聚變材料就算了,不值錢啊😤


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