Ndoshta jo shumë në zonë energjia termonukleare i rrethuar nga mite, si Helium 3. Në vitet 80-90, ai u popullarizua në mënyrë aktive si një lëndë djegëse që do të zgjidhte të gjitha problemet e shkrirjes termonukleare të kontrolluar, si dhe një nga arsyet për të dalë nga Toka (sepse është fjalë për fjalë disa qindra kilogramë në tokë, dhe një miliard ton në hënë) dhe më në fund do të fillonte të zhvillohej. sistem diellor. E gjithë kjo bazohet në ide shumë të çuditshme për mundësitë, problemet dhe nevojat e energjisë termonukleare që nuk ekziston sot, për të cilat do të flasim.

Makina për nxjerrjen e heliumit3 në Hënë është tashmë gati, e vetmja gjë për të bërë është të gjesh një përdorim për të.

Kur flasin për helium3, nënkuptojnë reaksionet e shkrirjes termonukleare He3 + D -> He4 + H ose He3 + He3 -> 2He4 + 2H. Krahasuar me klasiken D + T -> He4 +n nuk ka neutrone në produktet e reaksionit, që do të thotë se nuk ka aktivizim të ndërtimit të një reaktori termonuklear nga neutronet superenergjike. Për më tepër, fakti që neutronet nga "klasikët" bartin 80% të energjisë nga plazma konsiderohet problem, kështu që ekuilibri i vetë-nxehjes ndodh në temperaturë më të lartë. Një tjetër avantazh i rëndësishëm i versionit të heliumit është se energjia elektrike mund të hiqet drejtpërdrejt nga grimcat e ngarkuara të reaksionit, dhe jo duke ngrohur ujin me neutrone - si në termocentralet e vjetra me qymyr.

Pra, e gjithë kjo nuk është e vërtetë, ose më saktë një pjesë shumë e vogël e së vërtetës.

Le të fillojmë me faktin se në të njëjtën densitet plazmatik dhe temperaturë optimale, reaksioni He3 + D do të japë 40 herë më pakçlirimi i energjisë për metër kub të plazmës së punës. Në këtë rast, temperatura e kërkuar për të paktën një këputje 40-fish do të jetë 10 herë më e lartë - 100 keV (ose një miliard gradë) kundrejt 10 për D +T. Në vetvete, një temperaturë e tillë është mjaft e arritshme (rekord aktual për tokamaks është 50 keV, vetëm dy herë më i keq), por për të lidhur bilancin e energjisë (shkalla e ftohjes VS shpejtësia e ngrohjes, duke përfshirë vetë-ngrohjen), duhet të rrisim çlirimin e energjisë nga një metër kub i reaksionit He3 + D me 50 herë, gjë që mund të bëhet vetëm duke rritur 5 herë të njëjtën densitet. Në kombinim me një rritje dhjetëfish të temperaturës, kjo jep Rritja e presionit plazmatik me 500 herë- nga 3-5 atm në 1500-2500 atm, dhe e njëjta rritje e presionit të kundërt për të mbajtur këtë plazmë.

Por fotot janë frymëzuese.

Mos harroni, kam shkruar që magnetët e fushës toroidale ITER, të cilët krijojnë kundërpresion ndaj plazmës, janë produkte absolutisht rekord, të vetmit në botë për nga parametrat? Pra, fansat e He3 sugjerojnë t'i bëjnë magnet 500 herë më të fuqishëm.

Ok, harrojini vështirësitë, ndoshta avantazhet e këtij reagimi i paguajnë ato?

Reaksione të ndryshme termonukleare që janë të aplikueshme për CTS. He3 + D jep pak më shumë energji se D + T, por shumë energji shpenzohet për të kapërcyer repulsionin e Kulombit (ngarkesa 3 dhe jo 2), kështu që reagimi është i ngadaltë.

Le të fillojmë me neutronet. Neutronet në një reaktor industrial do të jenë problem serioz, dëmtoni materialet e trupit, ngrohni të gjithë elementët përballë plazmës aq shumë sa duhet të ftohen me një rrjedhë të mirë uji. Dhe më e rëndësishmja, aktivizimi i materialeve nga neutronet do të çojë në faktin se edhe 10 vjet pas mbylljes së një reaktori termonuklear, ai do të ketë mijëra tonë struktura radioaktive që nuk mund të çmontohen me dorë dhe që do të plaken në ruajtje për qindra e mijëra vjet. Largimi i neutroneve padyshim do ta bënte më të lehtë krijimin e një termocentrali termonuklear.

Pjesa e energjisë e bartur nga neutronet. Nëse shtoni më shumë He3 në reaktor, mund ta ulni atë në 1%, por kjo do të shtrëngojë më tej kushtet e ndezjes.

Ok, mirë, si thua konvertim i drejtpërdrejtë energjia e grimcave të ngarkuara në energji elektrike? Eksperimentet tregojnë se rrjedha e joneve me energji 100 keV mund të shndërrohet në energji elektrike me efikasitet 80%. Ne nuk kemi neutrone këtu ... Dua të them, ata nuk e marrin të gjithë energjinë që mund të marrim vetëm në formën e nxehtësisë - le të heqim qafe turbinat me avull dhe të vendosim kolektorë jonesh?

Po, ka teknologji për shndërrimin e drejtpërdrejtë të energjisë së plazmës në energji elektrike, ato u studiuan në mënyrë aktive në vitet '60-70 dhe treguan një efikasitet në rajonin 50-60% (jo 80, duhet theksuar). Sidoqoftë, kjo ide është e dobët e zbatueshme si në reaktorët D + T ashtu edhe në He3 + D. Pse është kështu, kjo foto ndihmon për të kuptuar.

Ai tregon humbjen e nxehtësisë së plazmës përmes kanaleve të ndryshme. Krahasoni D+T dhe D + He3. Transporti është ai që mund të përdoret për të kthyer drejtpërdrejt energjinë e plazmës në energji elektrike. Nëse në variantin D + T, gjithçka na hiqet nga neutronet e poshtër, atëherë në rastin e He3 + D, gjithçka hiqet rrezatimi elektromagnetik plazma, kryesisht sinkrotron dhe bremsstrahlung me rreze X (Bremsstrahlung në foto). Situata është pothuajse simetrike, megjithatë, është e nevojshme të hiqni nxehtësinë nga muret dhe ende me konvertim të drejtpërdrejtë ne nuk mund të nxjerrim më shumë se 10-15% energjia e djegies termonukleare, dhe pjesa tjetër - mënyra e vjetër, përmes një motori me avull.

Ilustrim në një studim mbi konvertimin e drejtpërdrejtë të energjisë së plazmës në kurthin më të madh të hapur Gamma-10 në Japoni.

Përveç kufizimeve teorike, ka edhe ato inxhinierike - në botë (përfshirë BRSS) u shpenzuan përpjekje gjigante për krijimin e instalimeve për shndërrimin e drejtpërdrejtë të energjisë plazmatike në energji elektrike për termocentralet konvencionale, gjë që bëri të mundur rritjen e efikasitetit nga 35% në 55%. Kryesisht i bazuar në gjeneratorët MHD. 30 vjet punë e ekipeve të mëdha përfunduan në zilch - burimi i instalimit ishte qindra orë, kur inxhinierët e energjisë kanë nevojë për mijëra e dhjetëra mijëra. Sasia gjigante e burimeve të shpenzuara për këtë teknologji ka çuar, veçanërisht, në faktin se vendi ynë ka mbetur prapa në prodhimin e turbinave me gaz të energjisë dhe impianteve të ciklit të turbinave me avull (të cilat japin saktësisht të njëjtën rritje të efikasitetit - nga 35 në 55%!).

Nga rruga, magnet të fuqishëm superpërcjellës nevojiten gjithashtu për gjeneratorët MHD. Këtu tregohen magnetët SP për një gjenerator MHD 30 MW.

NË muajt e fundit në fonde masmedia Thuhet shumë për praninë e një numri shtetesh (kryesisht Shtetet e Bashkuara, Rusia dhe Kina) të projekteve për nxjerrjen e helium-3 për reaksione termonukleare të kontrolluara. Këto projekte shihen nga shumë njerëz si fjalë për fjalë zgjidhje për të gjitha problemet e njerëzimit. Pra, çfarë është helium-3?

Nga të gjithë atomet e heliumit që ekzistojnë në Tokë, 99.999862% e atomeve kanë një masë 4 herë më të madhe se një atom hidrogjeni. Ky është helium-4. Bërthamat e tij atomike janë grimca alfa që formohen gjatë zbërthimit radioaktiv. Dhe pjesa e mbetur prej 0.000138% e atomeve të heliumit janë vetëm 3 herë më të rënda se një atom hidrogjeni. Ky është helium-3.

Raporti i helium-3 dhe helium-4 në shkallën e Universit është dukshëm i ndryshëm - atje numri i këtyre izotopeve ndryshon me rreth një renditje të madhësisë. Në lëndën e meteorit dhe në shkëmbinjtë hënor, përmbajtja e helium-3 varion nga 17 në 32% të sasisë totale të heliumit. Miliarda vjet më parë, raporti i helium-4 me helium-3 në Tokë ishte i njëjtë si në të gjithë universin. Megjithatë, gjatë kohës që ka kaluar që atëherë, heliumi i formuar gjatë nukleosintezës primare është avulluar plotësisht nga atmosfera e tokës. Dhe i gjithë heliumi që ndodhet sot në Tokë u formua si rezultat i zbërthimi radioaktiv. Kjo do të thotë, në Tokë ka praktikisht vetëm helium-4. Dhe helium-3 formohet vetëm në Diell si rezultat i reaksioneve termonukleare që ndodhin atje (kryesisht helium-4 formohet në Diell, por shumë helium-3 formohet gjithashtu atje). Nga Dielli, këto elemente shpërndahen në hapësirë ​​në formën e të ashtuquajturës " era diellore" (lloj i veçantë rrezet kozmike). "Era diellore" nuk godet Tokën dhe planetët e tjerë: atmosfera dhe fusha magnetike ndërhyjnë. Por, le të themi, në Hënë, pa atmosferë, grimcat e "erës diellore" bien dhe "ngecin" në shtresa sipërfaqësore dheu.

Deri në njëfarë kohe, këto fakte ishin me interes thjesht teorik. Në një nivel praktik, ata filluan të flasin për helium-3 kur u bë e qartë se nafta do të mbaronte në dekadat e ardhshme. Qymyri dhe gazi do të zgjasin pak më gjatë, por edhe jo shumë. Është e qartë se e vetmja mënyrë Zgjidhja e problemit të energjisë është përdorimi i energjisë bërthama atomike. Sidoqoftë, rezervat e uraniumit gjithashtu nuk janë të pafundme ... Prandaj, ideja e përdorimit të shkrirjes termonukleare ka qenë pa ndryshim popullor për gjysmë shekulli.

Në reaksionet termonukleare që ndodhin në Diell, katër atome të izotopit të dritës të hidrogjenit kombinohen në një atom helium me lëshimin e energjisë. Megjithatë, për reaksionet termonukleare të prodhuara në Tokë, izotopi i lehtë i hidrogjenit (që përbën 99,985% të të gjithë hidrogjenit) nuk do të funksionojë, sepse reaksioni i shkrirjes së izotopeve të lehta të hidrogjenit ka një seksion kryq jashtëzakonisht të vogël (probabiliteti i reagimit). Është ky seksion kryq i ulët i reaksionit që siguron stabilitetin e Diellit - përndryshe nuk do të ishte një reaksion termonuklear i qëndrueshëm, por një shpërthim termonuklear.

Për reaksionet termonukleare të prodhuara në Tokë, nevojitet "hidrogjeni i rëndë" - deuteriumi. Nga hidrogjeni që ekziston në Tokë (kryesisht në formë uji), deuteriumi përbën 0,015%. Mund të merret me elektrolizë të ujit të zakonshëm, në të cilin deuteriumi është 0,0017% ndaj peshës. Megjithatë, përveç deuteriumit, për reaksioni termonuklear nevojitet një komponent i dytë, atomi i të cilit duhet të jetë 3 herë më i rëndë se hidrogjeni. Mund të jetë ose "hidrogjen tepër i rëndë", i cili quhet tritium, ose i njëjti helium-3. Tritium nuk ekziston në Tokë, përveç kësaj, është shumë radioaktiv dhe i paqëndrueshëm. për bomba me hidrogjen dhe objektet eksperimentale tritiumi është i përshtatshëm, por jo për reaktorët "industrial" (në bombat me hidrogjen, tritiumi formohet kur litiumi rrezatohet me neutrone si rezultat i reaksionit: 6 Li + n -> 3 H + 4 He). Një reaksion termonuklear që përfshin tritium përshkruhet nga ekuacioni i mëposhtëm: 2 H + 3 H -> 4 He + n + 17,6 MeV. Është ky reagim që konsiderohet si kryesori në projektet e planifikuara, veçanërisht në projektin ndërkombëtar ITER që po krijohet.

Sidoqoftë, disavantazhi i një reagimi të tillë është, së pari, nevoja për tritium shumë radioaktiv për të dhe, së dyti, fakti që gjatë një reagimi të tillë një rrezatimi neutron. Prandaj, në Kohët e fundit po krijohen projekte për një reaksion termonuklear "pa neutron", të ushqyer nga helium-3, një izotop i lehtë i heliumit. Ekuacionet për reaksionet "pa neutrone" janë si më poshtë:

3 He + 3 He -> 4 He + 2p + 12.8 MeV,
3 He + D -> 4 He + p + 8,35 MeV.

Avantazhi i reaksioneve të helium-3 ndaj reaksionit deuterium-tritium është se, së pari, nuk kërkon izotopet radioaktive si lëndë djegëse, dhe së dyti, energjia që rezulton bartet jo me neutrone, por me protone, nga të cilat do të jetë më e lehtë të nxirret energjia.

Problemi i vetëm është mungesa virtuale e helium-3 në Tokë. Por, siç u përmend më lart, helium-3 është në tokën hënore. Pra, për të pasur burime energjie pasi mbarojnë lëndët djegëse fosile, agjencitë hapësinore vende të ndryshme po zhvillojnë plane për të ndërtuar një bazë në Hënë që do të përpunojë tokën hënore (të quajtur regolith), do të nxjerrë helium-3 prej saj dhe do ta dërgojë atë në formë të lëngshme në termocentralet termonukleare në Tokë. Një ton helium-3 është i mjaftueshëm për të plotësuar nevojat energjetike të gjithë njerëzimit për disa vite, gjë që do të paguajë të gjitha kostot e krijimit baza e hënës. Bush ka vendosur tashmë një qëllim: të krijojë një bazë hënore amerikane në 2015-2020.

Dhe çfarë po bëhet sot në Rusi? Këtu është një përzgjedhje e raporteve nga agjencitë e lajmeve

“Rusia mund të rifillojë programin hënor brenda pak vitesh
15 janar 2004

Rusia po diskuton çështjen e rifillimit të programeve për eksplorimin e Hënës dhe Marsit, tha për ITAR-TASS, Nikolai Moiseev, zëvendësdrejtori i parë i Rosaviakosmos. “Deri në fund të vitit do të zhvillohet Programi Federal i Hapësirës deri në vitin 2015, i cili mund të përfshijë këto projekte”, tha ai. Sipas Moiseev, "shkencëtarët dalin me shumë iniciativa për të organizuar ekspedita në Hënë dhe Mars, por ende nuk dihet se cila prej tyre do të përfshihet në programin federal".

Rusia mund të ringjallë programin hënor brenda pak vitesh, beson zëvendësi i parë CEO Shoqata e Kërkimit dhe Prodhimit me emrin Lavochkin Roald Kremnev.
“Pas palosjes program sovjetik hulumtimi i satelitit të Tokës në fund të viteve 70 të shekullit të kaluar, ne kemi mbështetur zhvillimet shkencore dhe teknike në këtë temë për më shumë se tre dekada. nivel modern", - thotë Kremnev. Sipas tij, aktualisht, në ndërmarrjen ku u krijua legjendar "Lunokhod", "ka një ngarkesë serioze në makinat hënore." Krijimi dhe lëshimi i një pajisjeje të tillë, sipas Kremnev, do të kushtojë 600 milionë rubla.

Burimet hënore të energjisë mund ta shpëtojnë Tokën nga një krizë globale energjetike, beson akademiku Eric Galimov, anëtar i Byrosë së Këshillit Hapësinor të Akademisë Ruse të Shkencave. Tritiumi i minuar në Hënë dhe i dërguar në Tokë mund të përdoret për shkrirjen termonukleare, pretendon shkencëtari.
Burimi: NEWSru.com

Shkencëtari rus propozon të nxjerrë karburantin mrekullibërës nga Hëna me buldozerë
23 janar 2004

Akademik Akademia Ruse Sci., anëtar i Byrosë së Këshillit Hapësinor të RAS, Eric Galimov, beson se është e nevojshme që menjëherë të fillojnë përgatitjet për nxjerrjen e karburantit hënor, raporton ITAR-TASS. Prodhimi i helium-3 në Hënë dhe largimi i tij prej andej me anije kozmike, sipas tij, mund të fillojë në 30-40 vjet.

“Për t'i siguruar gjithë njerëzimin energji për një vit duhen vetëm dy ose tre fluturime. anije kozmike me një kapacitet mbajtës prej 10 tonësh, i cili do të shpërndajë helium-3 nga Hëna ... Kostoja e dërgesës ndërplanetare do të jetë dhjetë herë më e vogël se kostoja e energjisë elektrike të prodhuar aktualisht në centralet bërthamore", - tha Galimov.

Sipas shkencëtarit, shpërndarja e substancës mund të fillojë në 30-40 vjet, por është e nevojshme të fillohet puna në këtë fushë tani. Sipas tij, zhvillimi i projektit “do të kërkojë vetëm 25-30 milionë dollarë”. Shkencëtari propozon të mbledhë helium-3 nga sipërfaqja hënore me buldozerë të veçantë.
Burimi: Lenta.ru

Aktiv javen e shkuar Në fjalimin e tij për programin e ri hapësinor të SHBA-së, Presidenti Bush njoftoi se duhet të krijohet një bazë e përhershme në Hënë, e cila do të ishte hapi i parë drejt eksplorimit të mëtejshëm të hapësirës njerëzore. Ai tha gjithashtu se toka hënore mund të riciklohet për të prodhuar karburant raketash dhe ajër të frymëmarrjes.

Bush përmendi dy mënyra të përpunimit të tokës hënore si shembull, por, në fakt, lista e mineraleve hënore është mjaft e gjatë ... Silikoni i disponueshëm në tokën hënore mund të përdoret për të bërë panele diellore, hekur - për struktura të ndryshme metalike, alumin, titan dhe magnez - për të krijuar një anije që do të shkojë në hapësirë ​​larg Tokës.
Dhe, sigurisht, ata do të nxjerrin izotopin e helium-3 në Hënë, i cili është shumë i rrallë në Tokë dhe prodhimi i tij në kushte tokësore është shumë i shtrenjtë.

(përshtatur nga SiliconValley.com)

Në mars 2003, udhëheqja e kinezëve program hapësinor njoftoi zyrtarisht fillimin e punës për dërgimin e një sonde kërkimore në Hënë. Kohët e fundit këshilltar shkencor i këtij projekti, Akademiku i Akademisë Kineze të Shkencave Ouyang Ziyuan njoftoi se tashmë në këtë fazë të parë të eksplorimit hënor, Kina pret të bëjë kontribut të madh në shkencë dhe zhvillim teknologjitë hapësinore. Pra, projekti hënor kinez premton të paguajë shpejt veten.

Gjatë fazës së parë program kinez eksplorimi hënor është planifikuar, ndër të tjera, për të matur trashësinë e tokës hënore, për të vlerësuar moshën e sipërfaqes dhe për të përcaktuar sasinë e helium-3 të disponueshme atje (një izotop shumë i rrallë i heliumit në Tokë që mund të përdoret si lëndë djegëse për një reaktor të shkrirjes)
(bazuar në materialet e SpaceDaily)

Argumente interesante rreth programeve hapësinore të nevojshme për të marrë rezervat e helium-3 jepen në artikullin e kandidatit shkencat teknike, anëtar korrespondent i Akademisë së Kozmonautikës. K. E. Tsiolkovsky Yuri Eskov "Për karburant të pastër - për Uranin, botuar në " gazeta ruse", 11 prill 2002. Autori shkruan se është edhe më efikas se në Hënë kërkimi i helium-3 në atmosferë. planetët e largët gjigantët, për shembull, Urani, ku helium-3 është 1:3000 (që është një mijë herë më shumë se në tokën hënore). Me sugjerimin e autorit, "Prodhimi i helium-3 dhe dërgimi i tij në Tokë duhet të kryhet nga mjete hapësinore të disponueshme pa pilot ("cisterna"), motori elektronuklear i të cilit me fuqi 100,000 kW funksionon gjatë gjithë fluturimit me dy drejtime. Në 10 vjet, pajisja do të kapërcejë distancën e paimagjinueshme prej 6 miliardë km. Vini re se një motor i aftë për të mbuluar një distancë kaq gjigante në një kohë të arsyeshme (10 vjet) mund të funksionojë vetëm në energjinë bërthamore, duke përdorur të njëjtin karburant si termocentralet aktuale bërthamore (në parim, ju mund të fluturoni me bateri diellore, por atëherë pajisja do të peshojë qindra mijëra tonë); Për më tepër, motori i përmendur është shumë "i ndotur" nga ana mjedisore. Truku, megjithatë, është se ai lëshohet nga një orbitë e lartë e Tokës dhe e gjithë jeta e tij kalon në hapësirë, kështu që nuk ka çështjet e mjedisit për popullsinë e Tokës nuk krijon.

Sistemi i furnizimit të pandërprerë të TNPP-ve me bazë tokësore me një kapacitet total prej 3 miliardë kW do të përbëhet nga "cisterna" të lëshuara periodikisht (katër herë në vit) nga orbita afër Tokës. Automjeti do të ketë karburant të mjaftueshëm vetëm për një drejtim: do të fluturojë drejt objektivit me tanke bosh. Duke fluturuar në Uran dhe duke hyrë në një orbitë brenda atmosferës së planetit, "cisterna" do të fillojë të funksionojë në modalitetin e uzinës për ndarjen e atmosferës përreth në përbërës: do të ndajë heliumin-3 dhe hidrogjenin komercial nga gazi i lëngshëm, i cili përdoret si lëndë djegëse për fluturimin e kthimit; pjesa më e madhe e hidrogjenit dhe i gjithë heliumit të zakonshëm do të hidhen në det. Kështu, furnizimi me karburant në kthim (pa të cilin detyra e kthimit është e parealizueshme) rezulton të jetë në fakt falas. Si rezultat i fluturimit orbitën e tokës Do të dorëzohen 70 ton helium-3 të lëngshëm; do të ketë rreth 40 “cisterna” në rrugën Tokë-Uran në çdo moment.

Lind një pyetje e natyrshme: deri në çfarë mase teknologjitë ekzistuese sot mund të sigurojnë funksionimin e një sistemi të tillë? Përgjigje: shumica e këtyre elementeve janë të disponueshme, siç thonë ata, "në harduer", pjesa tjetër janë në nivelin e zhvillimeve shumë të avancuara të projektimit, pjesërisht të sjella në fazën eksperimentale. problemi kryesor këtu është termocentrali në bord. Deri më sot, një i madh përvojë pozitive krijimi dhe funksionimi i reaktorëve të termocentraleve bërthamore me bazë tokësore me kapacitet 4 milion kW me një burim deri në 30 vjet; fuqia e reaktorëve bërthamorë nëndetëset arrijnë 100,000 kW me një burim dhjetëra vjeçar, ka përvojën e brendshme krijimin dhe funksionimin e unike të përmasave të vogla instalimet bërthamore Për anije kozmike me fuqi deri në 100 kW; reaktorët me temperaturë të lartë për hapësirë motorët bërthamorë kaloi teste në SHBA dhe në BRSS. Sa i përket madhësisë së lëshuar mjet pa pilot(450 ton, duke përfshirë 200 ton karburant), atëherë korrespondon sipas madhësisë me masën e ISS (dhe në projektin përfundimtar, masa e ISS është planifikuar të jetë edhe më e madhe); fluksi total vjetor i ngarkesave në orbitë (1900 ton) është më i vogël se ai i planifikuar për programet standarde (komunikim në hapësirë, transmetim televiziv, etj.). Shumica dërrmuese e elementeve të një impianti të tillë orbital helium-hidrogjen ekzistojnë tashmë sot dhe po operojnë me sukses në industrinë kriogjenike. Autori thotë se edhe me nivelin aktual të zhvillimit teknologjik, një projekt i tillë do të ishte mjaft i vlefshëm ekonomikisht: “Çmimi i shitjes së energjisë elektrike në botë është nga 5 deri në 10 cent për kW. h. Nga aritmetika më e thjeshtë është e qartë se dërgimi i helium-3 nga Urani do të mbetet fitimprurës edhe me një çmim prej 1 ton prej 10 miliardë dollarësh. Kostoja e lëshimit të një fabrike të tillë në orbitë është 10 milionë dollarë për ton (meqë ra fjala, ky është çmimi aktual i arit), dhe në afat të shkurtër transportuesit e ripërdorshëm do ta ulin këtë çmim në 1 milion dollarë për ton ngarkesë të prodhimit.

Çeliku tashmë fjalë të njohura se industritë me njohuri intensive (bërthamore, hapësinore, etj.) janë lokomotiva e ekonomisë. Rasti me helium-3 është i njëjti rast. Kjo metodë, e cila do të zgjidhë problemin e energjisë për mjaft kohe e gjate, nëse ka mundësi për të gjetur fonde për zbatimin e tij, ai mund të bëhet një shans për përparimin e industrive intensive shkencore ruse: si kozmonautika (e cila është një temë për bisedë e veçantë), dhe teknologjia termonukleare.
Për momentin, ekzistojnë dy drejtime kryesore në shkrirjen termonukleare: tokamaks dhe bashkimi lazer. E para nga këto opsione po zbatohet aktualisht në projektin e reaktorit ndërkombëtar eksperimental termonuklear ITER. Ky reaktor është projektuar sipas skemës "tokamak" (që do të thotë një shkurtim për shprehjen "Dhoma Toroidale me mbështjellje magnetike"). Parimi i funksionimit të tokamak është si më poshtë: elektricitet, dhe në të njëjtën kohë, si çdo rrymë, ajo ka fushën e vet magnetike - mpiksja e plazmës, si të thuash, bëhet një magnet vetë. Dhe pastaj me ndihmën e një të jashtme fushë magnetike Një re plazmatike u pezullua në një konfigurim të caktuar në qendër të dhomës, duke e penguar atë të vinte në kontakt me muret. Gjithmonë ka jone dhe elektrone të lira në gaz, të cilët fillojnë të lëvizin në një rreth në dhomë. Kjo rrymë ngroh gazin, rritet numri i atomeve të jonizuara, forca e rrymës rritet dhe temperatura e plazmës rritet njëkohësisht. Kjo do të thotë se numri i bërthamave të hidrogjenit që janë shkrirë në një bërthamë heliumi dhe lëshojnë energji po rritet. Sidoqoftë, eksperimentet filluan pothuajse pesëdhjetë vjet më parë në Institutin e Moskës energji atomike, tregoi se plazma e pezulluar në një fushë magnetike doli të ishte e paqëndrueshme - tufa e plazmës "u prish" shumë shpejt dhe ra në muret e dhomës. Doli se paqëndrueshmëria shkaktohet nga një kombinim i një numri kompleksesh proceset fizike. Për më tepër, doli që koha e izolimit të qëndrueshëm të plazmës rritet me madhësinë e konfigurimit. Makina më e madhe shtëpiake TOKAMAK-15 tashmë ka një dhomë vakumi toroidale me një diametër "donut" të jashtëm prej më shumë se pesë metra. Tokamaks të mëdha kërkimore u ndërtuan në Rusi, Japoni, SHBA, Francë dhe Angli. Disa vjet më parë, ekspertët dolën në përfundimin se pjesa e mbetur çështje të pazgjidhuraështë e nevojshme të studiohet në një objekt sa më afër një reaktori termonuklear me fuqi reale. Ky mirëkuptim çoi në krijimin e ITER. Ky variant i kryerjes së një reaksioni termonuklear të kontrolluar ndryshon nga të gjitha instalimet dhe metodat e tjera kryesisht në atë që në thelb ka shkuar përtej sferës së dyshimeve dhe kërkimeve. Falë kërkimit pesëdhjetëvjeçar bazë të dhënash të gjerë të dhënat fizike dhe inxhinierike, ai iu afrua fazës së një reaktori eksperimental. Kjo, me sa duket, frymëzoi komunitetin ndërkombëtar për të krijuar ITER - shkencëtarët vendosën që madje vend i pasur nuk ka kuptim të bësh vetëm një reaktor shkrirje - rezultati do të jetë njohuri dhe përvojë që do të bëhet akoma pronë e përbashkët dhe ne ekonomia kombëtare ata nuk shtojnë asgjë menjëherë. Në të njëjtën kohë, duke bashkuar forcat, ju mund të përshpejtoni në mënyrë dramatike përparimin drejt bashkimit tuaj të punës dhe të zvogëloni kostot tuaja. Prandaj, në vitin 1992 u nënshkrua një marrëveshje për të përbashkët dizajn teknik Reaktori ITER nën kujdesin e IAEA. Dhe projektimi i tij konceptual me iniciativën e vendit tonë filloi katër vjet më parë. Ekipi i projektimit ITER përfshinte specialistë Bashkimi Europian, Rusia, SHBA dhe Japonia.
Një drejtim tjetër në rrugën drejt një reaksioni termonuklear të kontrolluar është lazeri shkrirja termonukleare(LTS). Ai qëndron në faktin se objektivi i "lëndës së parë" për një reaksion termonuklear rrezatohet nga të gjitha anët nga rrezet lazer dhe kështu krijohen kushte që janë të mjaftueshme për zbatimin e një reaksioni termonuklear. Vështirësia është se si të zbatohet teknikisht. Puna ime e disertacionit është të kryej simulimi kompjuterik dukuritë e rezonancës optike në caqet sferike nën rrezatim lazer. Llogaritjet tregojnë se në kushte të caktuara ndodh një përqendrim i energjisë në objektivin optik, në të cilin mund të krijohen kushtet e nevojshme për një reaksion termonuklear.

Shteti që zotëron teknologjinë e shkrirjes termonukleare, kjo teknologji para të tjerave, do të ketë avantazhe të mëdha mbi të tjerët. Në mënyrë që Rusia të mos mbetet në periferi të qytetërimit dhe të marrë pjesë në zhvillimin e këtyre projekteve, nevojitet vullneti politik i udhëheqjes së shtetit, njësoj si ishte me bërthamën sovjetike dhe. projektet hapësinore në mesin e shekullit të njëzetë.

Përbërja dhe struktura

Vetitë fizike

Përdorimi

Numëruesit e neutroneve

Numëruesit e gazit të mbushur me helium-3 përdoren për zbulimin e neutroneve. Kjo është metoda më e zakonshme për matjen e fluksit të neutronit. Ata reagojnë

n+ 3 He → 3 H + 1 H + 0,764 MeV.

Produktet e ngarkuara të reagimit - tritoni dhe protoni - regjistrohen nga një numërues gazi që funksionon në modalitetin e një numëruesi proporcional ose një numëruesi Geiger-Muller.

Marrja e temperaturave ultra të ulëta

Duke tretur helium-3 të lëngshëm në helium-4, arrihen temperaturat millikelvin.

Bar

Helium-3 i polarizuar (mund të ruhet për një kohë të gjatë) është përdorur kohët e fundit në imazhet e rezonancës magnetike për të imazhuar mushkëritë duke përdorur rezonancën magnetike bërthamore.

Çmimi

Çmimi mesatar i helium-3 në vitin 2009 ishte 930 dollarë për litër.

Helium-3 si lëndë djegëse bërthamore

Reaksioni 3 He + D → 4 He + p ka një sërë avantazhesh ndaj reaksionit më të arritshëm deuterium-tritium T + D → 4 He + n në kushte tokësore. Këto përfitime përfshijnë:

Disavantazhet e reaksionit helium-deuterium përfshijnë një prag dukshëm më të lartë të temperaturës. Para se të fillojë, duhet të arrihet një temperaturë prej rreth një miliard gradë.

Aktualisht, helium-3 nuk është nxjerrë nga burimet natyrore, por krijohet artificialisht, gjatë kalbjes së tritiumit. Kjo e fundit është krijuar për armët termonukleare duke rrezatuar boron-10 dhe litium-6 në reaktorët bërthamorë.

Planet e minierave të Helium-3 në Hënë

Helium-3 është një nënprodukt i reaksioneve që ndodhin në Diell. Në Tokë, ajo është minuar në shumë sasi të vogla, llogaritur në disa dhjetëra gram në vit.

E paqëndrueshme (më pak se një ditë): 5 Ai: Helium-5, 6 Ai: Helium-6, 7 Ai: Helium-7, 8 Ai: Helium-8, 9 Ai: Helium-9, 10 Ai: Helium-10

Fondacioni Wikimedia. 2010 .

Shihni se çfarë është "Helium-3" në fjalorë të tjerë:

- (lat. Helium) Jo, element kimik Grupi VIII sistemi periodik, numri atomik 2, masë atomike 4.002602, i referohet gazeve fisnike; pa ngjyrë dhe pa erë, dendësia 0,178 g/l. Është më e vështirë të lëngëzohet se të gjithë gazrat e njohur (në 268.93 ° C); ... ... I madh fjalor enciklopedik

- (Greqisht, nga helyos sun). Një trup elementar i zbuluar në spektrin diellor dhe i pranishëm në tokë në disa minerale të rralla; është i pranishëm në ajër në sasi të vogla. Fjalor fjalë të huaja përfshirë në gjuhën ruse. Chudinov A.N ... Fjalori i fjalëve të huaja të gjuhës ruse

- (simboli Ai), një element jo metalik i gaztë, NOBLE GAS, i zbuluar në vitin 1868. I marrë për herë të parë nga minerali clevit (një shumëllojshmëri uraniti) në 1895. Aktualisht, burimi kryesor i tij është gazit natyror. Gjithashtu të përfshira në... Fjalor enciklopedik shkencor dhe teknik

Unë, burri. , i vjetër Eliy, I. Babai: Gelievich, Gelievna Derivatet: Gelya (Gela); Elya Origjina: (Nga greqishtja. hēlios sun.) Dita e emrit: 27 korrik Fjalori i emrave vetjakë. Helium Shih Ellius. Engjëlli i ditës. Referenca… Fjalori i emrave vetjakë

HELIUM- kim. element, simbol He (lat. Helium), at. n. 2, në. m. 4.002, i referohet gazeve inerte (fisnike); pa ngjyrë dhe pa erë, dendësia 0,178 kg/m3. Në kushte normale, hidrogjeni është një gaz monoatomik, atomi i të cilit përbëhet nga një bërthamë dhe dy elektrone; formuar... Enciklopedia e Madhe Politeknike

- (Heliumi), He, element kimik i grupit VIII të sistemit periodik, numri atomik 2, masa atomike 4,002602; i referohet gazeve fisnike; substanca me valë më të ulët (tbp 268.93shC), e vetmja që nuk ngurtësohet në presion normal; ... ... Enciklopedia moderne

“Tani po flasim për energjinë termonukleare të së ardhmes dhe një lloj të ri ekologjik karburanti që nuk mund të prodhohet në Tokë. Bëhet fjalë për mbi zhvillimin industrial të Hënës për nxjerrjen e helium-3. Kjo deklaratë e kreut të korporatës së raketave dhe hapësirës Energia, Nikolai Sevastyanov, nëse nuk tronditi imagjinatën e rusëve që i binden ligjit (ata janë tani, pikërisht në prag të një të re sezonin e ngrohjes merreni vetëm me helium-3), atëherë imagjinata e specialistëve dhe e njerëzve të interesuar nuk la indiferentë.

Kjo është e kuptueshme: duke pasur parasysh, për ta thënë butë, gjendjen jo të shkëlqyer të punëve në industrinë vendase të hapësirës ajrore (buxheti hapësinor i Rusisë është 30 herë më pak se në Shtetet e Bashkuara dhe 2 herë më pak se në Indi; nga viti 1989 deri në 2004 ne lëshuam vetëm 3 anije kozmike kërkimore), papritmas, si ky, rusët nuk do të prodhojnë më shumë. Më lejoni t'ju kujtoj se, teorikisht, ky izotop i lehtë i heliumit është i aftë të hyjë në një reaksion termonuklear me deuteriumin. Prandaj, shkrirja konsiderohet nga shumë shkencëtarë si një burim potencialisht i pakufishëm i energjisë së lirë. Megjithatë, ekziston një problem: helium-3 është më pak se një e milionta e total helium në tokë. Por në tokën hënore, ky izotop i lehtë gjendet me bollëk: sipas akademikut Eric Galimov, rreth 500 milion ton ...

Ata thonë se në një kohë në Shtetet e Bashkuara, një poster i madh ishte varur para hyrjes së Disneyland: "Ne dhe vendi ynë mund të bëjmë gjithçka, e vetmja gjë që na kufizon janë kufijtë e imagjinatës sonë". E gjithë kjo nuk ishte larg nga e vërteta: një projekt bërthamor i shpejtë dhe efektiv, një program hënor fantastikisht i suksesshëm, një iniciativë e mbrojtjes strategjike (SDI), e cila përfundoi plotësisht ekonomia sovjetike. ...

Në thelb, një nga funksionet kryesore të shtetit, veçanërisht në shekullin e 20-të, ishte pikërisht formulimi i detyrave për komunitetin shkencor në kufijtë e imagjinatës. Kjo vlen edhe shteti sovjetik: elektrifikimi, industrializimi, krijimi Bombë atomike, sateliti i parë, kthesa e lumenjve... Meqë ra fjala, ne kishim "posterin" tonë përballë Disneyland - "Kemi lindur për të bërë realitet një përrallë!"

"Unë thjesht mendoj se ka një mungesë në një problem të madh teknologjik," tha Alexander Zakharov, Doktor i Shkencave Fizike dhe Matematikore, Sekretar Shkencor i Institutit të Kërkimeve Hapësinore të Akademisë Ruse të Shkencave, në një intervistë me mua. - Ndoshta për shkak të kësaj, e gjithë kjo bisedë për nxjerrjen e helium-3 në Hënë për energji termonukleare ka lindur kohët e fundit. Nëse Hëna është një burim mineralesh, dhe prej andej për ta bartur këtë helium-3, por nuk ka energji të mjaftueshme në Tokë ... E gjithë kjo është e kuptueshme, tingëllon shumë bukur. Dhe për këtë është e lehtë, ndoshta, të bindësh njerëzit me ndikim që të ndajnë para. Keshtu mendoj".

Por puna është se nuk ka asnjë teknologji në Tokë tani - dhe në 50 vitet e ardhshme të paktën nuk pritet të shfaqet - duke djegur helium-3 në një reaksion termonuklear. Nuk ka as një projekt-projekt për një reaktor të tillë. Reaktori termonuklear ndërkombëtar ITER, i cili aktualisht është në ndërtim e sipër në Francë, është projektuar për të "djegur" izotopet e hidrogjenit - deuterium dhe tritium. Temperatura e llogaritur e "ndezjes" së një reaksioni termonuklear është 100-200 milion gradë. Për të përdorur helium-3, temperatura duhet të jetë një renditje e madhësisë ose dy më e lartë.

Pra, kreu i korporatës më të madhe ruse të raketave dhe hapësirës, ​​Nikolai Sevastyanov, na vjen keq për shprehjen, po na e pluhuros trurin me helium-3 të tij? Nuk duket si ajo. Per cfare!?

"Industria hapësinore është natyrisht e interesuar për një projekt kaq të madh dhe të shtrenjtë," thotë Alexander Zakharov. Por nga këndvështrimi i tij përdorim praktik, është e qartë se kjo është e parakohshme.”

Për të zbatuar projektin helium-3, është e nevojshme të krijohet program të veçantë kërkime shtesë Hënë, lësho një skuadron të tërë anijesh kozmike, zgjidh problemet me nxjerrjen e helium-3, përpunimin e tij... Kjo do ta shkatërrojë vendin më keq se çdo SDI.

“Nuk dua të them se hëna është pikë shkencore vizioni është plotësisht i mbyllur - ka edhe detyra shkencore, - thekson Alexander Zakharov. - Por, siç thonë ata, kjo duhet bërë hap pas hapi, nuk harroj për detyra të tjera shkencore. Dhe pastaj ne disi u larguam: sapo amerikanët njoftuan programin e një fluturimi të drejtuar në Mars, ne menjëherë deklarojmë se jemi gjithashtu gati ta bëjmë këtë. Dëgjuar për programet hënore“Le ta bëjmë edhe këtë… Ne nuk kemi një detyrë kombëtare të mirëmenduar, të balancuar dhe strategjike.”

Këtu, përsëri, u kthyem atje ku filluam - në strategjinë detyrë kombëtare. Problemi është se, ndryshe nga amerikanët, ne jemi të kufizuar jo aq shumë nga imagjinata jonë - me këtë, siç tregon deklarata e Nikolai Sevastyanov, gjithçka është në rregull me ne. Por sipas vlerësimeve më modeste, programi helium-3 (le ta quajmë kështu), sipas vlerësimeve më konservatore, do të kërkojë 5 miliardë dollarë për pesë vjet kërkime.

Nga pikëpamja thjesht shkencore, në problemin e shkrirjes bazuar në TOKAMAKS, edhe pse vendim në lidhje me ndërtimin e reaktorit eksperimental ndërkombëtar ITER, ka pasur një stanjacion të caktuar. (Megjithatë, kjo është një temë për një diskutim më vete.) Më duket se problemi i helium-3 për një pjesë të lobit me ndikim termonuklear është një vend i ri për ringjalljen dhe realizimin e ambicieve profesionale.

Jo vetëm kaq - dhe kjo është një gjë mjaft e bujshme, dhe e vetmja arsye pse nuk e fillova artikullin tim me të - siç na tha një ekspert i industrisë së hapësirës ajrore, projekti rus për nxjerrjen e izotopit të lehtë të heliumit në Hënë është ndarë ┘ 1 miliard dollarë! Këto para, dyshohet se janë me origjinë amerikane.

Pavarësisht gjithë ndërlikimit të një kombinimi të tillë, skajet takohen në të me mjaft sukses. Për të siguruar 104 miliardë dollarë për programin e bazës hënore të shpallur së fundmi, Agjencia Kombëtare e Aeronautikës e SHBA dhe hulumtimi i hapësirës u desh të tregohej se në gatishmëri janë edhe “konkurrentët strategjikë”. Domethënë, miliardi "rus" është, në një farë mënyre, shpenzimet e përgjithshme të NASA-s... Prandaj rritja e interesit për prodhimin e helium-3 në Rusi, e pashpjegueshme për motive racionale.

Nëse kjo është e vërtetë, atëherë edhe një herë ne të gjithë do të duhet të verifikojmë vlefshmërinë e formulës së botuar dhjetë vjet më parë në revistën Physics Today. Këtu është: "Shkencëtarët nuk janë kërkues të painteresuar të së vërtetës, por pjesëmarrës në një luftë të mprehtë konkurruese për ndikimi shkencor fituesit e të cilit thyejnë bankën."

HIPOTEZA, FAKTE, ARSYETIM

Heliumi hënor-3 është karburanti termonuklear i së ardhmes.

Koment nga autori i faqes: Me aktivizimin e programit hapësinor Amerikan Lunar, dëgjohet gjithnjë e më shpesh se, së bashku me praninë e ujit, Hëna ka rezerva të mëdha të izotopit helium-3 - karburanti i energjisë bërthamore të së ardhmes. A është kështu, çfarë perspektive i premton kjo njerëzimit, a kemi nevojë për të eksploruar hënën fare dhe si mund të bëhet kjo - kjo është vetëm një listë e vogël pyetjesh, përgjigjet për të cilat do t'i mësoni në këtë artikull, i cili është kapitulli "Heliumi-3" nga libri i Akademik Erik Mikhailovich Galimov "Konceptet dhe llogaritjet e pafrytshme të përpjekjeve për vitet e kaluara të Rusisë. ."

Fakti që Hëna është pasuruar me helium-3 është i njohur që kur lënda hënore u soll për herë të parë në Tokë. Në mostrat e tokës hënore të sjellë nga astronautët amerikanë gjatë ekspeditave Apollo dhe të dorëzuara nga automjetet automatike sovjetike Luna, përqendrimi relativ i izotopit të heliumit 3He (raporti 3He/4He) doli të ishte një mijë herë më i lartë se në heliumin tokësor. Ky është rezultat i rrezatimit të sipërfaqes së Hënës nga rrezatimi korpuskular i Diellit, i cili nuk mbrohet nga atmosfera. Gjatë miliarda viteve, atomet e elementeve të emetuara nga Dielli, mbi të gjitha hidrogjeni dhe heliumi në raportin izotop të natyrshëm në Diell, futen në shtresën e pluhurit sipërfaqësor (regolith) të Hënës. Një fakt tjetër - që 3 Ai është një lëndë djegëse efektive termonukleare - ishte i njohur për fizikantët edhe më herët. Megjithatë, jo përfundim praktik e këtyre fakteve në ato vite nuk është bërë. Energjia tokësore sigurohej nga shpejt zhvillimin e prodhimit vaj dhe gaz. Energjia bërthamore bazohej në lëndët e para të disponueshme të uraniumit. Shkrirja e kontrolluar termonukleare nuk u krye as në reagimin më të thjeshtë të deuteriumit me tritium. Në Tokë, helium-3 nuk është i disponueshëm në sasi komerciale.

Në fund të viteve '80 - në fillim të viteve '90. pati botime për përdorimin e mundshëm të hënës si burim energjie për tokën. Për shembull, u propozuan projekte për transmetimin e energjisë diellore të mbledhur në sipërfaqen e Hënës në Tokë në formën e një rrezeje të fokusuar me frekuencë të lartë. U shpreh gjithashtu ideja e nxjerrjes dhe shpërndarjes së heliumit hënor-3. I apasionuari i kësaj ideje, në veçanti, ishte ai që vizitoi hënën Astronauti amerikan Harold Schmidt. Ai shkroi një libër serioz mbi mundësinë e përdorimit të helium-3.

Duke bërë thirrje për një kthim në eksplorimin hënor, përveç detyrës specifike dhe urgjente të kërkimit, I strukturën e brendshme Hëna, e përmendur vazhdimisht si një detyrë që duhet mbajtur parasysh si një perspektivë e largët, zhvillimi i burimeve hënore të helium-3.

Unë mendoj se sot nuk e parashikojmë plotësisht se çfarë do të na japë pushtimi i Hënës dhe për këtë arsye po e nisim këtë pasiguri, me ndrojtje dhe me vonesë. Më shumë se një herë më është dashur të shkruaj për faktin se studimi i Hënës ka një rëndësi të madhe për gjeologjinë themelore. Rindërtimi i historisë së hershme të Tokës, origjinës së atmosferës, oqeaneve dhe jetës në të, është i pamundur pa studiuar Hënën. Qoftë thjesht sepse gjurmët e 500-600 milionë viteve të para të historisë së Tokës janë fshirë plotësisht në të dhënat e saj gjeologjike dhe ato ruhen në Hënë. Dhe sepse Hëna dhe Toka përfaqësojnë një sistem të unifikuar gjenetikisht.

Artikulli i mëparshëm: Sa është shpejtësia e dritës Artikulli vijues: Karakteristikat e elementit të karbonit dhe vetitë kimike