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嫦娥5号登月采集氦-3 或将引发下一场能源革命?

氦-3 能源革命 核聚变燃料 同味素气体
发布:2020-12-07 14:16:09     来源:中国能源报

▲嫦娥5号探测器月球模拟图,图片来源人民日报

我国首艘月球采样飞船,嫦娥5号探测器于2020年12月2日在月球预选着陆区成功着陆,采集月球表面土壤2公斤。12月6日5时42分,嫦娥五号上升器成功与轨道器和返回器组合体交会对接,并于6时12分将样品容器安全转移至返回器中,这是我国首次实现月球轨道交会对接。2020年12月6日13时,嫦娥五号轨道器和返回器组合体与上升器成功分离,进入环月等待阶段,准备择机返回地球。那么大老远,折腾些月壤回来有什么用呢?今天我们从能源的角度来解读一下。

月壤中富含氦-3,目前已探明储量约为100万吨。氦-3是一种清洁、安全、高效的核聚变燃料。如果能解决应用问题,便有可能引发一场能源革命。

氦-3的“大本事”是由其自身的特性决定的。它是一种氦气的同位素气体,产生于太阳风,后被月球捕获,吸附在月球的土壤中。经过45亿年的积累,如今月球的土壤中富含氦-3,约为一百万吨到五百万吨。它无色、无味、稳定,是目前被世界公认的高效、清洁、安全、廉价的核聚变发电燃料。

氦-3燃烧可以产生巨大的能量。根据数据显示,每燃烧1千克氦-3便可产生19兆瓦的能量,可为一座城市提供6年的照明。而且氦-3和传统的核燃料相比,更加安全。由于它的热核反应堆中没有中子,所以使用氦-3做为能源时不会产生辐射。

▲中国科学院院士、中国绕月探测工程首席科学家欧阳自远,图片来源中国科学院官网

中国科学院院士、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,月球表面土壤中富含大量氦-3,初步估计有上百万吨。目前科学家正在研究如何利用氘-氦-3参与的核聚变发电,向人类提供能源。8吨的氦-3便可解决我国一年的能源供应总量。

当前大规模利用月球上的氦-3资源,还面临着提纯和运输这两大关键问题。

1.目前缺乏大规模提纯氦-3的技术

大规模地提纯月壤中的氦-3并不容易。首先需要将月球土壤加热到700摄氏度以上,而由于月球上没有氧气,不容易用燃烧的方式进行提纯,因此要想获得足够的能量提纯氦-3,需要研发提纯新技术。

2.从月球运输氦-3到地球的成本过于高昂

从月球运输氦-3到地球成本过于高昂。地月之间距离38万千米,如此遥远的距离,运输氦-3并不容易。当前太空运输的主要方法为航天飞机,而航天飞机往返一次则需要4-5亿美金,如此高昂的成本远超氦-3本身的价值,利用成本过于高昂。

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