氦3, 属性, 生产与应用

氦3, 属性, 生产与应用.

氦3, 3他是稀有同位素. 他在未来作为聚变反应堆的燃料有广阔的应用前景.

氦3

氦3的性质

获得氦3

使用氦3

氦3作为聚变反应堆中的燃料.

氦3作为燃料的优势


氦3:

氦3 比氦的两个稳定同位素更轻. 氦3的化学式 -3He.

氦3核 (海利昂) 由两个质子和一个中子组成, 与 -4 (4他), 由两个质子和两个中子组成.

最后 (4他) 更常见: 它是, 事实上, 有 99,99986 % 地球上的氦气. 对于氦3 (3他) 有 0,000137(3) % 地球上的氦气.

氦3 因为粒子是指费米子, 因为它具有半积分自旋.

氦3 主要存在于地球大气中, 天然气 (0.5%) 在地幔中. 据估计,地球大气中的氦3总数约为 35,000 吨.

太阳 氦3的巨大行星大气比地球大气大得多.

氦3的性质:

名称功能: 值:
原子质量和. Ë. 中号. 3,0160293191(26)
大量缺陷, 凯夫 14 931,2148(24)
比结合能 (每个核子), 凯夫 2 572,681(1)
同位素患病率, % 0,000137(3)
半衰期 稳定
核的自旋和奇偶校验 1/2+
角动量 1/2
沸腾温度和常压下液体3He的密度 (101 325 功放), 克/升 59
正常条件下3He气体的密度 (T = 273,15 K = 0 °C, P = 101 325 功放), 克/升 0,1346
沸点, 至 3,19
关键点 3,35
汽化潜热, 焦耳/摩尔 26
正常情况下1克3He的体积 (T = 273,15 K = 0 °C, P = 101 325 功放), 升 的 7.43
超流体状态 温度低于 2.6 微米,压力为 34 自动取款机.

获得氦3:

目前, 天然来源提取的3氦.

它是通过在核反应堆中轰击锂6中子而在人工产生的tri的衰变中产生的. 这样您就可以起床 18 每年3 kg氦气.

鉴于3号氦气的日益短缺,认为在经济上可行, 随着进水 反应堆, 重水核反应​​堆产品的分离, 粒子促进剂中和氦3的产生, 从中提取天然氦3 天然气 或气氛.

还有一种现代想法在 月亮, 月球土壤上有数百万吨的地方. 月土吨 (在最薄的表层) 包含约 0.01 g的氦3和 28 克氦4. 同位素氦3在月球上的流行 (〜0.043 %) 远高于地球 大气层. 在月球土壤中,氦气在月球表面的照射下已经积累了很多年 太阳能的 风, 包含在其中. 从月球土壤中提取氦3并加热到几百摄氏度.

使用氦3:

- 对于灌装 加油站 中子仪表

–在科学实验室中产生超低的毫ikelvin温度 (关于 0.02 ķ) 通过将液态氦3溶解在氦4中,

–作为融合 汽油 在聚变反应堆中 (在将来).

氦3作为聚变反应堆中的燃料:

氦3是热核聚变反应的极好原料, 不像核裂变反应. 不幸, 热核 反应堆 基于氦3的气体是科学发展的主题,预计在不久的将来不会出现.

与氦3的核反应如下:

3他 + 3他→4他 + 2p + 12,8 病毒,
3他 + D→4He + p + 的 8.35 病毒

D是氘, p –质子.

由于这种聚变反应产生了稳定的He-4同位素 (4他), 质子和大量的能量. 在核反应过程中,衰变产生中子, 深入渗透周围的结构材料, 使它们具有放射性并摧毁它们. 结果是, 这些材料必须定期 (一些年) 掩埋并替换为新的. 质子, 这是涉及氦3的核聚变的结果, 反之, 不会渗入周围的物质,也不会引起放射性. 因此, 这些材料和结构可以使用数十年.

一般来说, 上述反应伴有辐射, 但它 (反应) 是 50 放射性比核聚变小十倍, 例如. 氘与tri.

氘与tri的核反应描述如下:

2H + 3高→4He + ñ + 17,6 病毒,

2H –氘, 3H – ium, n是中子.

氘与tri反应的缺点是tri本身具有很高的放射性. 第二, 在这个反应过程中,有很强的中子辐射.

氦3的能效为 汽油 在热核聚变中非常巨大. 所以, 1 吨氦3替代约 15-20 万吨 . 氦3的年需求量约为 20-30 吨, 在全人类中 200 吨.

氦3作为燃料的优势:

它是一种生态纯净的热核 汽油, 通过它自己, 3氦是非放射性的,不需要特殊的预防措施即可存储

–高能效,

氦3中的反应堆代替中子释放质子, 与中子不同,它很容易被捕获并可以用于额外的发电, 例如, 在MHD发生器中,

–质子的动能通过固态转化直接转化为电能

基于氦3的反应堆比传统反应堆具有更低的运行成本

–在反应堆发生故障的情况下,对活动区域降压, 放射性排放接近于零.

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