氦3如何聚变

当氦星核中心的温度达到1亿开时，氦燃烧被点燃。 氦燃烧把三个氦原子核聚合成一个碳原子核。由此生成的碳原子核又可吸收一个氦原子核，生成氧原子核。氧原子核还可吸收一个氦原子核，生成氖原子核，不过发生这一反应的概率很低。至于氖原子核进一步吸收氦原子核的概率就更低了，可以忽略不计。恒星的氦燃烧速度比氢燃烧快得多，对于太阳，氦燃烧阶段只能持续大约20亿年。 氦-3是一种核聚变发电燃料。用氦-3进行核聚变反应具有很多优点：

①反应产生的能量更大；

②传统的氚核反应过程中，伴随核聚变能的产生，要产生大量的高能中子，而这些中子能够对核反应装置产生广泛的放射性损伤；相反的，若用氦- 3作为反应物，则主要产生高能质子而不是中子，对环境保护更为有利；

③氚本身具有放射性，氦-3不仅没有放射性，而且反应过程易于控制。因此氦-3是一种清洁、高效、安全的核聚变发电燃料。 氦-3不仅是核聚变发电燃料，而且也是火箭和飞船的燃料，未来的载人火星飞船，可以从月球上添加这种燃料，然后飞往火星。另外，从月球土壤中每提取一吨氦-3，可得到6300吨氢、70吨氮和1600吨碳。氢也可以作火箭燃料，同时如与氧结合，还可以制成水。 月壤中氦-3的含量较为稳定。根据“阿波罗”飞行和月球探测器的结果计算分析，月壤中氦-3资源总量可达100万～500万吨。而地球上天然气可提取的氦-3 是非常少的，大约只有15～20吨。 建设一个500兆瓦的氦-3核聚变发电站，每年消耗的氦-3仅需50千克。如果美国全部采用氦-3核聚变发电, 年发电总量仅需消耗25吨的氦-3，而中国仅需要8吨。全世界的年总发电量约需100吨氦-3。换句话说，月壤中的氦-3可供应地球能源需求上千年。另外，氦-3 的能量回报率为270，原子能发电的能量回报率为20，煤为16。 将来如果在月球上建立核聚变发电站，将发出的电能传输到静止轨道上的中继卫星，再传送到位于地球上的接收站，然后再分配到各个地区，即可供用户使用。另外，也可以将月球表面的尘埃收集起来，从中分离出氦-3，然后将其变成液态带回地球。科学家计算，每年只需发射2～3艘载重50吨的货运飞船到月球上去，从月球上运回100至150吨的氦-3，即可供全人类作为替代能源使用一年，而它的运输费用只相当于目前核能发电的几十分之一

氦3是氦的同位素，含有两个质子和一个中子。氦3原本大量存在于太阳喷射出来的高能粒子流——太阳风中。在几乎没有大气的月球上，太阳风直接落到月球表面，日积月累，在月面的沙粒、岩石中，氦3的含量越积越多，成了月壤重要的组成部分。

氦3最吸引人类的就是它作为能源材料的优秀“潜质”。

氘和氦3可以进行核聚变，这种聚变不产生中子，所以放射性小，而且反应过程易于控制，可算是既无污染又安全。氦3不仅可用于地面核电站，而且特别适合作为火箭和飞船的燃料，用于宇宙航行。从月球土壤中每提取一吨氦3，可得到6300吨氢、70吨氮和1600吨碳。

1吨的氦3，足以保证一个功率1000万千瓦的发电机组工作1年。每燃烧1公斤氦3就可产生19兆瓦的能量，足够供莫斯科市照明用6年多。一个百万千瓦的火力发电站，每年消耗的煤是210万吨；如果这个发电厂是裂变核电站，它需要30吨的核燃料。可如果它是核聚变发电厂，燃料只需要600公斤。

据专家计算，如果采用氦3核聚变发电，美国年发电总量仅需消耗25吨氦3；中国1992年的年发电总量只需8吨氦3，全世界一年有100吨氦3就够了。以目前全球电价和空间运输成本算，1吨氦3的价值约40亿美元，而且随着空间技术发展，空间运输成本肯定将大大下降。

最近法国科学家宣布，2030年，利用氦3进行核聚变发电将实现商业化。据估算，月球上有300万到500万吨的氦3储量，能够支持地球7000年的电量！

相比目前正加速发展的利用氘和氚反应的热核聚变装置来说，用氦-3来进行核聚变反应具有比用氚作燃料有更多的优点，主要表现在：

①反应产生的能量更大；

②传统的氚核反应过程中，伴随核聚变能的产生，要产生大量的高能中子，而这些中子能够对核反应装置产生广泛的放射性损伤；相反的，若用氦-3作为反应物，则主要产生高能质子而不是中子，对环境保护更为有利；

③氚本身具有放射性，而氦-3则没有。

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