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氦为什么低温,为什么地球上的氦很少

来源:整理 时间:2022-06-05 17:06:18 编辑:科技知识 手机版

氦-3在月球上大量存在是不争的事实,那么氦-3是如何形成的呢?1H3He,E=5.494MeV这个反应主要发生在恒星非常小的核心区域。大部分氦-3会继续聚变为稳定的氦-4,只有一小部分氦-3会离开反应区,然后到达太阳表面,被太阳风吹向四周。

什么地球上的氦很少?

氦是人类已知第二轻的气体,仅次于氢气。但是氦有许多应用,这使得它非常有用和实用。氦比空气轻得多和是惰性的,这意味着当你将它与空气和能量结合时,它不会燃烧。 除了比空气轻之外,氦在科学上非常有用。液氦的沸点只有4开尔文,用来冷却地球上一些最强大的电磁体,包括费米实验室和大型强子对撞机的电磁体。液态氦作为超流体,这种流体有许多有趣的特性,包括绝对没有粘性,一旦开始运动,它永远不会停止或失去能量! 但是氦在地球上非常罕见,我们快用完了。

虽然氦是宇宙中第二常见的元素(仅次于氢),但它在地球上是罕见的。只有两个地方可以找到氦。首先是地球的大气层。 外层——大气层的最上层含有少量氦。与大气层的其他部分相比,百万分之五是氦,这意味着从大气中提取氦非常低效和昂贵,所以我们人类不会去做。那么,我们从哪里得到氦呢?信不信由你,我们从地下! 放射性!你看,当地球形成时,它充满了一系列不稳定的元素,包括元素周期表上所有比铅重的元素,如铀钍镭和氡。

由于这些元素不稳定,它们会放射性衰变。 尽管这些元素中的一些(平均)需要数十亿年才能衰变,但地球已经存在了数十亿年了!不仅如此,粒子还有三种衰变方式。发现的第一种类型-衰变-是当放射性粒子发射出氦核! 氦气。因此,如果你得到一种合适类型的放射性元素的矿石,并且你等待了数百万(甚至数十亿)年,建造一个巨大的地下氦库! 这些地下储存库是存在的,所以为所有的科学(和非科学)目的提供氦。

为什么氦-3大量存在于月球?

氦-3大量存在于月球是不争的事实,那么氦-3是如何形成的?为什么能够在月球表面保存,其实这个问题并不难。氦-3,其实就是氦气的同位素气体,氦元素在宇宙中比比皆是,由于月球表面接近宇宙真空环境,加上太阳风的吹啊吹,吹了几十亿年,恒星产生的氦-3更灰尘一样在月球表面积累着。目前计算表面,月球上的氦-3可能在100多万吨,储量是相当惊人的,氦-3如果用于核聚变,那么可以大大降低化石燃料的需求,同时40吨氦-3就可以供美国人使用一年的点,100吨的氦-3所能提供的能量,就可以供全世界使用一年,这是相当惊人的能源。

如果月球有大气,那么氦-3就不会有这么多了,同理由于地球有大气,所以太阳风中携带的氦-3不会更灰尘一样落到地球表面。这是月球表面环境决定的,其能够变成太阳风吹过后的物质聚合场地。在月球上,有高效的能源氦-3,根据探测的结果显示,月球上有超过100万吨的氦-3,如果好好利用前途无量。同时,太阳系中还有其他资源,比如在土卫六上,有大片的甲烷海洋,据估计,其含量超过了地球上的甲烷含量。

为什么月球上氦3那么多,地球却很稀少?

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 3He4He 2(1H),E=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非常丰富。据估计,整个月球的氦-3元素都可以开采,最多可达70多万吨。如果全部用于核聚变反应,可以为人类提供数千年的能源供应。太阳内部有氢聚变为氦的过程,其中一个是氘和氘的核聚变,结合成氦-32D 1H3He,E=5.494MeV,这个反应主要发生在恒星非常小的核心区域,大部分氦-3会继续聚变为稳定的氦-4,只有一小部分氦-3会离开反应区域。

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