За топливом — на луну ?

0 3

На Луне сконцентрировано термоядерное топливо

Лететь или не лететь? Человечество все ближе и ближе подходит к практическому использованию процессов, происходящих на самой близкой к нам звезде. Согласно современным представлениям, в недрах Солнца при очень высоких температуре и давлении идут реакции слияния более легких элементов с образованием более тяжелых.

Основной процесс протон-протонный цикл – слияние четырех ядер водорода с образованием ядра гелия. При этом выделяется значительная энергия, поэтому Солнце способно согревать атмосферу ближних планет.

Поскольку упомянутые реакции идут только при очень высоких температурах и давлениях, их называют термоядерными. Термоядерные процессы очень заманчивый источник энергии.

Во-первых, для их протекания необходимо очень немного топлива, ведь нашему «желтому карлику» – Солнцу около 4,6 млрд. лет, а его общий жизненный цикл (до образования «белого карлика») составит не менее 13 млрд. лет.

Во-вторых, термоядерная энергетика станет одни из самых экологически чистых видов производства энергии. Какое топливо необходимо для проведения термоядерной реакции? По всей видимости, реакторы первого поколения будут работать на смеси ядер изотопов водорода – дейтерия и трития.

Эта реакция наиболее легко осуществима, тем более, что топливные компоненты достаточно дешевы (их легко получить). Однако в ходе этой реакции выделяются высокоэнергетические (движущиеся с высоко скоростью) нейтроны, которые активируют конструкционные материалы реактора и теплообменника, что приводит к увеличению образования радиоактивных отходов.

Луна-2. Можно ли избавиться от эти нежелательных нейтронов?

Оказывается, можно. Необходимо только заменить тритий на гелий-3. Реакция дейтерия с гелием-3 протекает с таким же тепловыделением, но при этом не образуются нейтроны, т.е. снижается уровень радиационного загрязнения и повреждения конструкционных материалов.

Ядро гелия-3 (гелион) состоит из двух протонов и одного нейтрона. На Земле гелий-3 добывают в очень небольших количествах, исчисляемых несколькими десятками граммов за год. Добывать этот изотоп из земной атмосферы невыгодно (изотопная распространенность в сочетании с гелием-4 0,000137 %).

Но гелий-3 поступает из солнечного ветра (потока частиц, движущихся от нашей звезды), а значит, он может накапливаться на поверхности планет и спутников, не имеющих атмосферы. В лунном грунте (реголите) гелий-3 постепенно накапливался в течение миллиардов лет облучения солнечным ветром.

В результате тонна лунного грунта содержит 0,01 г гелия-3 и 2 г гелия-4; это изотопное соотношение (~0,04 %) значительно выше чем в земной атмосфере. По минимальным оценкам на Луне можно добыть до 500 тысяч тонн этого изотопа (в атмосфере Земли – около 35 тысяч тонн); максимальные оценки дают до 10 миллионов тонн.

Однако для получения одной тонны гелия-3 необходимо переработать 100 миллионов тонн реголита (участок лунной поверхности площадью 20 к на глубину 3 м). Для энергоснабжения только России в год потребуется 20 тонн гелия-3, попробуйте представить себе масштабы работы на спутнике!

Так что, скорее всего, в ближайшей исторической перспективе разработки на Луне не окупятся. Что делать? Учеными разработан простой и достаточно дешевый способ производства гелия-3 из широко распространённого в природе лития-6 на существующих атомных электростанциях.

Тем не менее База на Луне с идеей лунной базы прощаться не следует – с развитием техник планы добычи гелия-3 на Луне могут оказаться более реальными.

Вам понравится:

Комментарии:

Ваш электронный адрес не будет опубликован.