Гелий-3.

ru_polit — 04.05.2024 Квантовые компьютеры требуют для своей работы чрезвычайно низких температур. Чем ниже температура среды, в которой находятся компоненты квантового компьютера, тем стабильней работает этот компьютер и тем меньше ошибок возникает при вычислениях. Гелий-3 является самым эффективным охладителем, позволяя снизить шумы в квантовых компьютерах в 1000 раз.

Средняя цена гелия-3 в 2009 году составляла 930 USD за литр. Общее количество гелия-3 в атмосфере Земли оценивается в 35 000 тонн. На Луне его до 2,5 млн тонн.

В ноябре 2018 года глава «Роскосмоса» Дмитрий Рогозин поднимал тему о возможном использовании гелия-3 как основы для ракетного топлива. Теоретически, при гипотетической реакции термоядерного синтеза, при которой в реакцию вступает 1 тонна гелия-3 с 0,67 тоннами дейтерия, высвобождается энергия, эквивалентная сгоранию 15 млн тонн нефти (однако на настоящий момент не изучена техническая возможность осуществления данной реакции). Однако академик РАН Лев Зелёный заявил о практической бесполезности добычи гелия-3:

(...) Вы говорите про фундаментальную науку. Но ведь Луну можно осваивать и в практических целях. Например, на ней можно добывать гелий-3 для термоядерных реакторов. С ним мы надолго забудем про энергетический голод.

А вот тут я вас порадовать не могу. Эту идею начали продвигать много лет назад с самой благородной целью — привлечь интерес к Луне.

Как Колумб привлек испанскую королеву обещаниями золота?

Именно. И он не просто выполнил свое обещание, а перевыполнил его. Но испанская корона знала, что делать дальше с доставленным награбленным золотом. Здесь ситуация иная. Хотя логика простая: раз уж лететь на Луну, значит, надо что-то с нее привезти, иначе зачем вообще лететь? Золото или какие-нибудь другие даже очень редкие металлы везти будет слишком дорого. Вот и придумали панацею — гелий-3. Вроде как в солнечном ветре, в основном состоящим из протонов, около 4% составляют атомы обычного гелия-4, называемые в ядерной физике альфа-частицами. В этих 4% кроме гелия-4 есть и маленькая доля изотопов гелия-3. Они сталкиваются с поверхностью Луны, имплантируется в нее, поэтому в поверхностном слое гелий-3 в крошечных количествах действительно может присутствовать. Но он имплантируется на очень малую глубину, поскольку у солнечного ветра относительно небольшая энергия. И гелий-3 будет быстро испаряться с поверхности.

Но в доставленных с Луны образцах реголита его нашли?

В весьма незначительных количествах. Для того чтобы его добыть в необходимых объемах, нужно создать на Луне промышленность, соизмеримую с золотодобывающей отраслью на Земле. При этом доля гелия-3 в лунном грунте такова, что золотопромышленники на Земле его бы добывать не стали: экономически невыгодно.

Но ведь он значительно дороже золота!

Хорошо, пусть так. Пусть ценой неимоверных усилий и баснословных капиталовложений мы создали на Луне мощную гелиодобывающую и гелиообогатительную промышленность. Добыли гелий-3 и даже доставили его на Землю. А что дальше?

Как что? Сжигаем его в термоядерном реакторе и получаем почти бесплатную электроэнергию.

Ну. насчет почти бесплатной я бы не был столь категоричен. Тут дело доходит до плазмы, а это как раз моя область. Плазму очень трудно удержать, она стремится выскочить из всех удерживающих магнитных полей, и в этом главная проблема уже долгие десятилетия ведущихся работ по управляемому термоядерному синтезу (УТС). Для того чтобы произошла термоядерная реакция, надо сблизить атомы, преодолеть силы электростатического отталкивания. И тут нам нужна очень высокая температура. Для термоядерного синтеза, даже в самой легкой в этом плане дейтерий-тритиевой плазмы, нужна температура около 100 млн градусов. Сейчас во Франции строится (медленно, но все же строится) международная установка ITER (в этих работах очень активно участвует и наша страна), в которой, как мы все надеемся, этот процесс должен наконец запуститься. Но чтобы осуществить реакцию на гелии-3, нужна температура где-то в девять-десять раз больше.

Почти миллиард градусов? Такой температуры, думаю, и в ядре Солнца нет.

Нет, там максимально примерно 15 млн. И нам в земных условиях нагреть плазму до такой температуры будет, мягко говоря, непросто. И на порядок более легкую задачу уже не могут решить несколько поколений исследователей.

А если решим? Раньше и 10 млн градусов казались фантастикой, а сейчас на токамаках мы эту температуру получаем достаточно просто.

А если решим, тогда сходите в аптеку и купите пузырек борной кислоты. Реакции на боре дают те же эффекты, что на гелии-3, а температура нужна ненамного выше, не 1 млрд, а где-то 1,3 млрд градусов. (...)

https://scientificrussia.ru/articles/luna-nash-sedmoj-kontinent-v-mire-nauki-11-2018-g

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Ранее
• Архив