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


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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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


人类没有可投入实用的可控核聚变设备,也没有采集月球氦-3资源的能力。月球氦-3储量百万吨,远远超过地球上的500公斤。却只能眼红而没办法开采。

这也是美国当年登月后不再登月的原因,登月本身需要耗费大量资金,但是月球的资源人类目前的科技完全无法采集,带回来几百公斤分给各国研究就已经是很了不起的成就。氦-3的采集,需要土壤进行加热,先让氦-3资源析出。而从月壤中提取1吨氦-3,还可以得到约6300吨的氢、70吨的氮和1600吨碳,言外之意就是需要处理大量的月球土壤才可以得到1吨氦-3。

不过一些科学家着眼于未来,认为人类有必要建设并维持一个庞大的月球基地,用于科研和氦-3资源的开采。但预计至少要花费2000亿到3000亿美元,才能建起一个可供使用的基地,如果建设提取氦-3资源的基地,耗费的资金还要增加不少。

另一点核聚变技术,听起来十分美妙,然而应用氦-3作为原料却比人类目前研究的以氘为原料的核聚变技术更加苛刻。而人类目前连氘聚变技术都还没实现,即便采集了月球氦-3也不能应用。而氘在地球海洋中的储量却比较丰富,如果人类可以实现氘的可控核聚变,短时间内也没必要采集月球氦-3。


来看世界呀


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


谢谢邀请 月球已经和地球相伴了亿万年。月球不少地球没有的新能源、新材料

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


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。

比如氦3。中国绕月探测工程首席科学家欧阳自远在接受记者采访时表示,月球估计有上百万吨氦3,用之地球,即可解决几千年的能源问题。一石激起千重浪,有说不成的,有说可以的,莫衷于是,这就是我们今天要讨论的题目。

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


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


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


首先人类要在电磁弹射器基础继续研究质量加速器(类似远古时期通天塔高大电磁轨道)方便,重复,高效,环保等发射各种航天器,卫星,空天站甚至将来宇宙飞船等月亮是远古时期设置防御基地,飞出太阳系中转站,储存大量提取好氚,氦一3资源;以及高效防止核泄露制造材料和高效冷却剂也称冷拭剂制造材料还有大量地球所没有矿产资源填满在陨石坑里。地球人类只有把这些资源运回来地球,才能彻底解决能源危机,减少地球污染和温室效应等以及制造宇宙飞船特殊材料,希望中国尽早成功运回这些资源。


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