ไอโซโทปนี้มีแผนที่จะขุดบนดวงจันทร์เพื่อใช้ความร้อน พลังงานนิวเคลียร์- อย่างไรก็ตาม นี่เป็นเรื่องของอนาคตอันไกลโพ้น อย่างไรก็ตาม ฮีเลียม-3 ยังเป็นที่ต้องการอย่างมากในปัจจุบัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านการแพทย์

วลาดิเมียร์ เทสเลนโก

ปริมาณฮีเลียม-3 ทั้งหมดในชั้นบรรยากาศโลกอยู่ที่ประมาณ 35,000 ตันเท่านั้น ที่ปล่อยออกมาจากเนื้อโลกสู่ชั้นบรรยากาศ (ผ่านภูเขาไฟและรอยเลื่อนในเปลือกโลก) มีจำนวนหลายกิโลกรัมต่อปี ในการปรับปรุงดวงจันทร์ ฮีเลียม-3 ค่อยๆสะสมผ่านการฉายรังสีโดยลมสุริยะเป็นเวลาหลายร้อยล้านปี เป็นผลให้ดินบนดวงจันทร์หนึ่งตันประกอบด้วยฮีเลียม-3 0.01 กรัมและฮีเลียม-4 28 กรัม อัตราส่วนไอโซโทปนี้ (~0.04%) สูงกว่าในชั้นบรรยากาศของโลกอย่างมีนัยสำคัญ

แผนการอันทะเยอทะยานสำหรับการผลิตฮีเลียม-3 บนดวงจันทร์ซึ่งได้รับการพิจารณาอย่างจริงจังไม่เพียง แต่โดยผู้นำอวกาศ (รัสเซียและสหรัฐอเมริกา) เท่านั้น แต่ยังรวมถึงผู้มาใหม่ (จีนและอินเดีย) ด้วย มีความเกี่ยวข้องกับความหวังที่ภาคพลังงานกำหนดไว้ ไอโซโทป. ปฏิกิริยานิวเคลียร์ 3He+D→4He+p มีข้อดีหลายประการเมื่อเปรียบเทียบกับปฏิกิริยาดิวทีเรียม-ทริเทียม T+D→4He+n ซึ่งทำได้มากที่สุดภายใต้สภาวะภาคพื้นดิน

ข้อดีเหล่านี้รวมถึงฟลักซ์นิวตรอนที่ต่ำกว่าสิบเท่าจากโซนปฏิกิริยา ซึ่งช่วยลดกัมมันตภาพรังสีที่เกิดขึ้นและการย่อยสลายของวัสดุโครงสร้างเครื่องปฏิกรณ์ได้อย่างมาก นอกจากนี้ หนึ่งในผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยา - โปรตอน - ซึ่งแตกต่างจากนิวตรอน จะถูกจับได้ง่ายและสามารถนำมาใช้ในการผลิตไฟฟ้าเพิ่มเติมได้ ในเวลาเดียวกันทั้งฮีเลียม-3 และดิวเทอเรียมจะไม่ทำงาน การจัดเก็บของพวกมันไม่ต้องการความระมัดระวังเป็นพิเศษ และในกรณีที่เครื่องปฏิกรณ์เกิดอุบัติเหตุโดยมีแรงดันแกนกลางลดลง กัมมันตภาพรังสีของการปล่อยจะใกล้เคียงกับศูนย์ ปฏิกิริยาฮีเลียม-ดิวเทอเรียมก็มีข้อเสียเปรียบเช่นกัน - เกณฑ์อุณหภูมิที่สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ (ต้องใช้อุณหภูมิประมาณหนึ่งพันล้านองศาในการเริ่มปฏิกิริยา)

แม้ว่าทั้งหมดนี้จะเป็นเรื่องของอนาคต แต่ฮีเลียม-3 ยังคงเป็นที่ต้องการอย่างมากในปัจจุบัน จริงอยู่ไม่ใช่เพื่อพลังงาน แต่เพื่อ ฟิสิกส์นิวเคลียร์อุตสาหกรรมแช่แข็งและยารักษาโรค

การถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก

นับตั้งแต่ปรากฏในทางการแพทย์ การถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก (MRI) ได้กลายเป็นหนึ่งในวิธีการวินิจฉัยหลักที่ช่วยให้เราสามารถมอง "ภายใน" อวัยวะต่างๆ โดยไม่มีอันตรายใด ๆ

ประมาณ 70% ของมวลร่างกายมนุษย์คือไฮโดรเจน ซึ่งนิวเคลียสของโปรตอนมีการหมุนรอบตัวเองและมีโมเมนต์แม่เหล็กที่เกี่ยวข้อง หากคุณวางโปรตอนไว้ในสนามแม่เหล็กคงที่ภายนอก การหมุนและ ช่วงเวลาแม่เหล็กจะถูกวางตัวไปตามสนามหรือไปทางนั้น และพลังงานโปรตอนในกรณีแรกจะน้อยกว่าในกรณีที่สอง โปรตอนสามารถถ่ายโอนจากสถานะที่หนึ่งไปยังสถานะที่สองได้โดยการถ่ายโอนพลังงานที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัดซึ่งเท่ากับความแตกต่างระหว่างสิ่งเหล่านี้ ระดับพลังงาน, - ตัวอย่างเช่น โดยการฉายรังสีด้วยควอนตัม สนามแม่เหล็กไฟฟ้าด้วยความถี่ที่แน่นอน

วิธีดึงดูดฮีเลียม-3

วิธีที่ง่ายและตรงที่สุดในการดึงดูดฮีเลียม-3 คือการทำให้ฮีเลียม-3 เย็นลงในสนามแม่เหล็กแรงสูง อย่างไรก็ตาม วิธีนี้มีประสิทธิภาพต่ำมากและต้องใช้สนามแม่เหล็กแรงสูงด้วย อุณหภูมิต่ำ- ดังนั้นในทางปฏิบัติจึงใช้วิธีการปั๊มแบบออปติคอล - ถ่ายโอนสปินไปยังอะตอมฮีเลียมจากโฟตอนปั๊มโพลาไรซ์ ในกรณีของฮีเลียม-3 สิ่งนี้เกิดขึ้นในสองขั้นตอน: การปั๊มด้วยแสงในสถานะที่แพร่กระจายได้และการแลกเปลี่ยนการหมุนระหว่างอะตอมของฮีเลียมในพื้นดินและสถานะที่แพร่กระจายได้ ในทางเทคนิค สิ่งนี้เกิดขึ้นได้โดยการฉายรังสีเซลล์ที่มีฮีเลียม-3 ด้วยการแผ่รังสีเลเซอร์ที่มีโพลาไรเซชันแบบวงกลม จากนั้นถ่ายโอนไปยังสถานะที่แพร่กระจายได้โดยการคายประจุไฟฟ้าความถี่สูงที่อ่อนแอ ต่อหน้าสนามแม่เหล็กที่อ่อนแอ โพลาไรซ์ฮีเลียมสามารถเก็บไว้ในภาชนะที่บุด้วยซีเซียมที่ความดัน 10 บรรยากาศเป็นเวลาประมาณ 100 ชั่วโมง

นี่เป็นวิธีการทำงานของเครื่องสแกน MRI แต่ตรวจไม่พบโปรตอนแต่ละตัว หากวางตัวอย่างที่มี จำนวนมากโปรตอนเข้าไปในสนามแม่เหล็กอันทรงพลัง จากนั้นจำนวนโปรตอนที่มีโมเมนต์แม่เหล็กพุ่งไปตามและเข้าหาสนามจะเท่ากันโดยประมาณ หากคุณเริ่มฉายรังสีตัวอย่างนี้ด้วยรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในความถี่ที่กำหนดอย่างเคร่งครัด โปรตอนทั้งหมดที่มีโมเมนต์แม่เหล็ก (และหมุนรอบ) “ไปตามสนามแม่เหล็ก” จะพลิกกลับ และเข้าสู่ตำแหน่ง “ไปทางสนาม” ในกรณีนี้การดูดกลืนพลังงานด้วยเรโซแนนซ์เกิดขึ้น และในระหว่างกระบวนการกลับสู่สถานะเดิมเรียกว่าการผ่อนคลาย การปล่อยพลังงานที่ได้รับจะเกิดขึ้นอีกครั้งซึ่งสามารถตรวจพบได้ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าเรโซแนนซ์แม่เหล็กนิวเคลียร์ NMR โพลาไรเซชันเฉลี่ยของสารซึ่งขึ้นอยู่กับสัญญาณที่เป็นประโยชน์ใน NMR นั้นเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความแรงของสนามแม่เหล็กภายนอก เพื่อรับสัญญาณที่สามารถตรวจจับและแยกออกจากสัญญาณรบกวนได้ จำเป็นต้องใช้แม่เหล็กตัวนำยิ่งยวด - มีเพียงแม่เหล็กเท่านั้นที่สามารถสร้างสนามแม่เหล็กที่มีการเหนี่ยวนำประมาณ 1-3 เทสลา

ก๊าซแม่เหล็ก

เครื่องสแกน MRI “มองเห็น” การสะสมของโปรตอน ดังนั้นจึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการศึกษาและวินิจฉัยเนื้อเยื่ออ่อนและอวัยวะที่มีไฮโดรเจนจำนวนมาก (ส่วนใหญ่อยู่ในรูปของน้ำ) และยังทำให้สามารถแยกแยะคุณสมบัติทางแม่เหล็กของโมเลกุลได้อีกด้วย ด้วยวิธีนี้คุณสามารถพูดแยกแยะเลือดแดงที่มีฮีโมโกลบิน (พาหะหลักของออกซิเจนในเลือด) จากเลือดดำที่มีพาราแมกเนติกดีออกซีฮีโมโกลบิน - นี่คือสิ่งที่ fMRI (MRI เชิงหน้าที่) ใช้เป็นหลักซึ่งช่วยให้คุณตรวจสอบกิจกรรมได้ ของเซลล์ประสาทในสมอง

แต่อนิจจาเทคนิคที่ยอดเยี่ยมเช่น MRI นั้นไม่เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการศึกษาปอดที่เต็มไปด้วยอากาศ (แม้ว่าคุณจะเติมไฮโดรเจนเข้าไปก็ตาม แต่สัญญาณจากตัวกลางที่เป็นก๊าซที่มีความหนาแน่นต่ำก็จะอ่อนแอเกินไปเมื่อเทียบกับเสียงรบกวนจากพื้นหลัง) และเนื้อเยื่ออ่อนของปอดด้วย MRI จะมองเห็นได้ไม่มากนัก เนื่องจากมี "รูพรุน" และมีไฮโดรเจนอยู่เล็กน้อย

เป็นไปได้ไหมที่จะข้ามข้อจำกัดนี้? เป็นไปได้หากคุณใช้ก๊าซ "แม่เหล็ก" - ในกรณีนี้ โพลาไรเซชันเฉลี่ยจะไม่ถูกกำหนดโดยสนามภายนอก เนื่องจากโมเมนต์แม่เหล็กทั้งหมด (หรือเกือบทั้งหมด) จะถูกวางในทิศทางเดียวกัน และนี่ไม่ใช่นิยายวิทยาศาสตร์เลย: ในปี 1966 นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส Alfred Kastler ได้รับ รางวัลโนเบลโดยมีข้อความว่า “เพื่อการค้นพบและพัฒนาวิธีการทางแสงเพื่อศึกษาการสั่นพ้องของเฮิรตซ์ในอะตอม” เขาทำงานในประเด็นเกี่ยวกับโพลาไรเซชันเชิงแสงของระบบหมุน นั่นคือ "การทำให้เป็นแม่เหล็ก" ของก๊าซ (โดยเฉพาะฮีเลียม-3) อย่างแม่นยำ โดยใช้การปั๊มแบบออปติคัลในระหว่างการดูดซับเรโซแนนซ์ของโฟตอนที่โพลาไรซ์แบบวงกลม

นิวเคลียร์ เสียงสะท้อนแม่เหล็กใช้คุณสมบัติทางแม่เหล็กของไฮโดรเจนนิวเคลียส-โปรตอน หากไม่มีสนามแม่เหล็กภายนอก โมเมนต์แม่เหล็กของโปรตอนจะถูกวางทิศทางแบบสุ่ม (ดังในภาพแรก) เมื่อใช้สนามแม่เหล็กกำลังแรง โมเมนต์แม่เหล็กของโปรตอนจะวางตัวขนานกับสนาม - ไม่ว่าจะ "ตาม" หรือ "ไปทาง" สองตำแหน่งนี้มีพลังงานต่างกัน (2) พัลส์ความถี่วิทยุที่มีความถี่เรโซแนนซ์ซึ่งสอดคล้องกับความแตกต่างของพลังงาน "เปลี่ยน" โมเมนต์แม่เหล็กของโปรตอน "ไปทาง" สนาม (3) หลังจากสิ้นสุดพัลส์ความถี่วิทยุ จะเกิด "การพลิก" แบบย้อนกลับ และโปรตอนจะถูกปล่อยออกมาที่ ความถี่เรโซแนนซ์- ระบบความถี่วิทยุของเอกซเรย์รับสัญญาณนี้รับสัญญาณนี้ และใช้โดยคอมพิวเตอร์เพื่อสร้างภาพ (4)

หายใจลึกๆ

การใช้ก๊าซโพลาไรซ์ในการแพทย์ริเริ่มโดยกลุ่มนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยพรินซ์ตันและมหาวิทยาลัยนิวยอร์กที่สโตนี บรูค ในปี 1994 นักวิทยาศาสตร์ตีพิมพ์บทความในวารสาร Nature ซึ่งแสดงภาพ MRI แรกของปอดของหนู

จริงอยู่ที่ MRI ไม่ได้มาตรฐานทั้งหมด เทคนิคนี้ไม่ได้ขึ้นอยู่กับการตอบสนองของนิวเคลียสของไฮโดรเจน (โปรตอน) ไม่ใช่ของนิวเคลียสของซีนอน-129 นอกจากนี้ก๊าซไม่ได้ค่อนข้างธรรมดา แต่มีโพลาไรซ์มากเกินไปนั่นคือ "ถูกแม่เหล็ก" ล่วงหน้า จึงบังเกิด วิธีการใหม่การวินิจฉัยซึ่งในไม่ช้าก็เริ่มนำมาใช้ในการแพทย์ของมนุษย์

ก๊าซโพลาไรซ์โพลาไรซ์ (โดยปกติจะผสมกับออกซิเจน) จะไปถึงส่วนลึกที่สุดของปอด ซึ่งทำให้ได้ภาพ MRI ที่มีความละเอียดสูงกว่าภาพเอ็กซ์เรย์ที่ดีที่สุด คุณสามารถสร้างแผนที่โดยละเอียดของความดันบางส่วนของออกซิเจนในแต่ละส่วนของปอด จากนั้นจึงสรุปผลเกี่ยวกับคุณภาพของการไหลเวียนของเลือดและการแพร่กระจายของออกซิเจนในเส้นเลือดฝอย เทคนิคนี้ทำให้สามารถศึกษาธรรมชาติของการช่วยหายใจในปอดในผู้ป่วยโรคหอบหืดและติดตามกระบวนการหายใจของผู้ป่วยวิกฤตที่ระดับถุงลม

MRI ทำงานอย่างไร? เครื่องสแกน MRI ตรวจจับกลุ่มโปรตอน ซึ่งเป็นนิวเคลียสของอะตอมไฮโดรเจน ดังนั้น การถ่ายภาพด้วย MR จึงแสดงความแตกต่างในปริมาณไฮโดรเจน (ส่วนใหญ่เป็นน้ำ) ในเนื้อเยื่อต่างๆ มีวิธีอื่นในการแยกแยะเนื้อเยื่อหนึ่งจากอีกเนื้อเยื่อหนึ่ง (เช่น ความแตกต่างใน คุณสมบัติทางแม่เหล็ก) ซึ่งใช้ในการวิจัยเฉพาะทาง

ข้อดีของ MRI ที่ใช้ก๊าซไฮเปอร์โพลาไรซ์ไม่ได้หยุดอยู่แค่นั้น เนื่องจากก๊าซมีโพลาไรซ์มากเกินไป ระดับของสัญญาณที่เป็นประโยชน์จึงสูงขึ้นมาก (ประมาณ 10,000 เท่า) ซึ่งหมายความว่าไม่จำเป็นต้องมีความแข็งแกร่งเป็นพิเศษ สนามแม่เหล็กและนำไปสู่การออกแบบเครื่องสแกน MRI สนามต่ำที่เรียกว่า ราคาถูกกว่า พกพาสะดวกกว่า และกว้างขวางกว่ามาก การติดตั้งดังกล่าวใช้แม่เหล็กไฟฟ้าที่สร้างสนามแม่เหล็กขนาด 0.005 เทสลา ซึ่งอ่อนกว่าเครื่องสแกน MRI ทั่วไปหลายร้อยเท่า

อุปสรรคเล็กๆ

แม้ว่าการทดลองครั้งแรกในสาขานี้จะดำเนินการกับซีนอน-129 แบบไฮเปอร์โพลาไรซ์ แต่ไม่นานมันก็ถูกแทนที่ด้วยฮีเลียม-3 ไม่เป็นอันตราย ให้ภาพที่คมชัดกว่าซีนอน-129 และมีโมเมนต์แม่เหล็กเป็นสามเท่า ซึ่งส่งผลให้สัญญาณ NMR แรงกว่า นอกจากนี้ การเสริมสมรรถนะของซีนอน-129 เนื่องจากมวลอยู่ใกล้ไอโซโทปซีนอนอื่นๆ จึงเป็นกระบวนการที่มีราคาแพง และโพลาไรเซชันของก๊าซที่สามารถทำได้นั้นต่ำกว่าของฮีเลียม-3 อย่างมีนัยสำคัญ นอกจากนี้ซีนอน-129 ยังมีฤทธิ์กดประสาท

แต่หากการตรวจเอกซเรย์สนามต่ำทำได้ง่ายและราคาถูก เหตุใดปัจจุบันวิธีการ MRI ฮีเลียมโพลาไรซ์โพลาไรซ์จึงไม่ถูกนำมาใช้ในทุกคลินิก มีอุปสรรคประการหนึ่ง แต่อะไร!

มรดกแห่งสงครามเย็น

วิธีเดียวที่จะผลิตฮีเลียม-3 คือการสลายตัวของไอโซโทป อุปทาน 3He ส่วนใหญ่มาจากการสลายตัวของไอโซโทปที่เกิดขึ้นระหว่างการแข่งขันด้านอาวุธนิวเคลียร์ในระหว่างนั้น สงครามเย็น- ในสหรัฐอเมริกา ภายในปี 2546 มีการสะสมฮีเลียม-3 "ดิบ" (ไม่บริสุทธิ์) ประมาณ 260,000 ลิตร และภายในปี 2553 ยังคงมีก๊าซที่ไม่ได้ใช้เพียง 12,000 ลิตร เนื่องจากความต้องการก๊าซที่หายากนี้เพิ่มมากขึ้น การผลิตไอโซโทปไอโซโทปในปริมาณที่จำกัดจึงได้รับการฟื้นฟูในปี 2550 และจนถึงปี 2558 มีการวางแผนที่จะผลิตฮีเลียม-3 เพิ่มเติมอีก 8,000 ลิตรต่อปี ยิ่งไปกว่านั้นความต้องการต่อปีมีอย่างน้อย 40,000 ลิตร (ซึ่งมีเพียง 5% เท่านั้นที่ใช้ในการแพทย์) ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2553 คณะกรรมการวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของสหรัฐอเมริกาได้สรุปว่าการขาดแคลนฮีเลียม-3 จะทำให้เกิดผลเสียที่แท้จริงในหลายด้าน แม้แต่นักวิทยาศาสตร์ที่ทำงานในอุตสาหกรรมนิวเคลียร์ของสหรัฐฯ ก็ประสบปัญหาในการรับฮีเลียม-3 จากทุนสำรองของรัฐบาล

ระบายความร้อนด้วยการผสม

อุตสาหกรรมอื่นที่ไม่สามารถทำได้หากไม่มีฮีเลียม-3 ก็คืออุตสาหกรรมการแช่แข็ง เพื่อให้ได้อุณหภูมิที่ต่ำเป็นพิเศษจึงเรียกว่า ตู้เย็นละลายที่ใช้ผลของฮีเลียม-3 ละลายเป็นฮีเลียม-4 ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 0.87 K ส่วนผสมจะแยกออกเป็นสองเฟส - มีฮีเลียม-3 และฮีเลียม-4 เข้มข้น การเปลี่ยนระหว่างเฟสเหล่านี้ต้องใช้พลังงาน และทำให้สามารถเย็นตัวลงจนถึงอุณหภูมิที่ต่ำมากได้ถึง 0.02 K อุปกรณ์ดังกล่าวที่ง่ายที่สุดมีฮีเลียม-3 เพียงพอ ซึ่งจะค่อยๆ เคลื่อนผ่านส่วนต่อประสานไปสู่เฟสที่อุดมไปด้วยฮีเลียม -4 กับการดูดซับพลังงาน . เมื่อการจ่ายฮีเลียม-3 หมด อุปกรณ์จะไม่สามารถทำงานได้อีกต่อไป - เป็นแบบ "ใช้แล้วทิ้ง"
โดยเฉพาะอย่างยิ่งวิธีการทำความเย็นนี้ใช้ในหอสังเกตการณ์วงโคจรพลังค์ขององค์การอวกาศยุโรป งานพลังค์รวมถึงการบันทึกแอนไอโซโทรปีของการแผ่รังสีไมโครเวฟพื้นหลังคอสมิก (ที่มีอุณหภูมิประมาณ 2.7 เคลวิน) ด้วย ความละเอียดสูงใช้เครื่องตรวจจับโบโลเมตริก HFI (เครื่องมือความถี่สูง) 48 เครื่อง เย็นลงถึง 0.1 K ก่อนที่การจ่ายฮีเลียม-3 ในระบบทำความเย็นจะหมดลง พลังค์สามารถถ่ายภาพท้องฟ้าในช่วงไมโครเวฟได้ 5 ภาพ

ราคาประมูลฮีเลียม-3 ผันผวนประมาณ 2,000 ดอลลาร์ต่อลิตร และไม่พบแนวโน้มขาลง การขาดแคลนก๊าซนี้เกิดจากการที่ฮีเลียม-3 จำนวนมากถูกใช้เพื่อสร้างเครื่องตรวจจับนิวตรอนซึ่งใช้ในอุปกรณ์สำหรับตรวจจับวัสดุนิวเคลียร์ เครื่องตรวจจับดังกล่าวลงทะเบียนนิวตรอนโดยปฏิกิริยา (n, p) - การจับนิวตรอนและการปล่อยโปรตอน และในการตรวจจับความพยายามนำเข้าวัสดุนิวเคลียร์ จำเป็นต้องใช้เครื่องตรวจจับจำนวนมาก - หลายแสนชิ้น ด้วยเหตุนี้เองที่ฮีเลียม-3 จึงมีราคาแพงอย่างน่าอัศจรรย์และไม่สามารถเข้าถึงยารักษาโรคได้

อย่างไรก็ตามยังมีความหวัง จริงอยู่ พวกมันไม่ได้ขึ้นอยู่กับฮีเลียม-3 บนดวงจันทร์ (การสกัดของมันยังคงเป็นไปได้ยาก) แต่ขึ้นอยู่กับไอโซโทปที่ผลิตในเครื่องปฏิกรณ์น้ำหนักหนักประเภท CANDU ซึ่งดำเนินการในแคนาดา อาร์เจนตินา โรมาเนีย จีน และเกาหลีใต้

ฮีเลียม 3 – พลังงานแห่งอนาคต

เราทุกคนรู้ดีว่าน้ำมันของเราไม่มีสิ้นสุด และการวิจัยยังได้พิสูจน์ถึงแหล่งกำเนิดออร์แกนิกด้วย ซึ่งหมายความว่าน้ำมันเป็นทรัพยากรที่ไม่สามารถหมุนเวียนได้ น้ำมันเป็นของเหลวมันไวไฟซึ่งเป็นส่วนผสมของไฮโดรคาร์บอนสีน้ำตาลแดงบางครั้งเกือบดำแม้จะพบน้ำมันสีเหลืองเขียวเล็กน้อยหรือแม้แต่ไม่มีสีก็ตามมีกลิ่นเฉพาะและแพร่หลายในเปลือกตะกอนของ โลก; แร่ธาตุที่สำคัญที่สุดชนิดหนึ่ง น้ำมันเป็นส่วนผสมของสารต่างๆ ประมาณ 1,000 ชนิด ซึ่งส่วนใหญ่เป็นไฮโดรคาร์บอนเหลว น้ำมันครองตำแหน่งผู้นำในความสมดุลด้านเชื้อเพลิงและพลังงานทั่วโลก โดยมีส่วนแบ่งในการใช้พลังงานทั้งหมดถึง 48% ด้วยเหตุนี้น้ำมันจึงมีความสำคัญต่อมนุษยชาติในฐานะแหล่งพลังงาน

ในขณะนี้ แหล่งพลังงานหลัก ได้แก่ โรงไฟฟ้าพลังความร้อน โรงไฟฟ้าพลังความร้อน และโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

กราฟแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าเฉพาะโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ใช้ทรัพยากรที่ไม่หมุนเวียนเป็นเชื้อเพลิง เช่น น้ำมัน (เชื้อเพลิงทุกประเภทที่ได้จากน้ำมัน) ถ่านหิน และก๊าซเท่านั้นที่สามารถครองตำแหน่งผู้นำได้

โรงไฟฟ้าพลังน้ำมีสัดส่วนเพียง 20% และแม้ว่าโลกจะเริ่มใช้ก็ตาม จำนวนเงินสูงสุดแม่น้ำใต้โรงไฟฟ้าพลังน้ำ พลังงานทั้งหมดที่ปล่อยออกมาจากโรงไฟฟ้าพลังน้ำทั้งหมดจะไม่สามารถตอบสนองความต้องการของมนุษยชาติได้

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์คิดเป็นสัดส่วนเพียง 17% ของการผลิตพลังงานทั่วโลก การใช้ปฏิกิริยาฟิชชันของอะตอมก่อให้เกิดผลกระทบร้ายแรงในรูปของรังสี

ปัจจุบัน ก๊าซ ถ่านหิน พีท และพลังงานฟิชชันของอะตอม (พลังงานนิวเคลียร์) ถูกนำมาใช้เป็นวัตถุดิบทดแทน แต่เราเข้าใจดีว่าสิ่งเหล่านี้ไม่สามารถทดแทนน้ำมันเป็นวัตถุดิบในการผลิตพลังงานได้อย่างสมบูรณ์ และปริมาณสำรองของก๊าซธรรมชาติมีไม่สิ้นสุด การใช้วัตถุดิบทางเลือกเหล่านี้มีแต่จะชะลอวิกฤตพลังงานเท่านั้น

นักวิทยาศาสตร์ตระหนักดีถึงปัญหาที่กำลังเกิดขึ้น และกำลังสร้างและศึกษาอยู่ แหล่งทางเลือกพลังงาน. ปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์กำลังทำงานในโครงการที่เกี่ยวข้องกับการใช้:

ก๊าซชีวภาพ

เชื้อเพลิงไบโอดีเซล

ไบโอเอธานอล

พลังงานลม

พลังงานไฮโดรเจน

พลังงานความร้อนใต้พิภพ

พลังงานแสงอาทิตย์

พลังงานนิวเคลียร์

พลังงานความร้อนนิวเคลียร์ (ขึ้นอยู่กับการใช้ฮีเลียม 3)

ส่วนสำคัญ

ลองมาดูทางเลือกแต่ละทางแยกกัน

2.1.ก๊าซชีวภาพ

ไบโอมีเทนเป็นก๊าซที่ได้จากการหมักขยะอินทรีย์ (ก๊าซชีวภาพ) พื้นที่ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้ก๊าซชีวภาพคือการให้ความร้อนแก่ฟาร์มปศุสัตว์ อาคารพักอาศัย และพื้นที่เทคโนโลยี ก๊าซชีวภาพสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงในเครื่องยนต์ได้ เชื้อเพลิงส่วนเกินที่ได้รับสามารถแปลงเป็นไฟฟ้าได้โดยใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซล

ไบโอมีเทนมีความเข้มข้นของพลังงานเชิงปริมาตรต่ำ ภายใต้สภาวะปกติค่าความร้อนคือ 1 ลิตร ไบโอมีเทนคือ 33 - 36 กิโลจูล

ไบโอมีเทนมีความต้านทานการระเบิดสูง ซึ่งทำให้สามารถลดความเข้มข้นของสารอันตรายในก๊าซไอเสียและลดปริมาณคราบสะสมในเครื่องยนต์ได้

ไบโอมีเทนเป็นเชื้อเพลิงในเครื่องยนต์ควรใช้ในเครื่องยนต์ขนส่งไม่ว่าจะอยู่ในสถานะอัดหรือเป็นของเหลว อย่างไรก็ตาม ปัจจัยจำกัดหลักในการใช้ไบโอมีเทนอัดเป็นเชื้อเพลิงในรถยนต์อย่างกว้างขวาง เช่น ในกรณีของก๊าซธรรมชาติอัด คือการขนส่งถังเชื้อเพลิงจำนวนมาก

ในต่างประเทศ มีการให้ความสนใจอย่างมากต่อปัญหาการได้มาและการใช้ก๊าซชีวภาพ ด้านหลัง ช่วงเวลาสั้น ๆในหลายประเทศทั่วโลกอุตสาหกรรมทั้งหมดสำหรับการผลิตก๊าซชีวภาพได้เกิดขึ้น: หากในปี 1980 มีการติดตั้งเพื่อผลิตก๊าซชีวภาพประมาณ 8 ล้านแห่งในโลกด้วยกำลังการผลิตรวม 1.7-2 พันล้านลูกบาศก์เมตร เมตรต่อปี ดังนั้น ปัจจุบันตัวชี้วัดเหล่านี้สอดคล้องกับผลผลิตก๊าซชีวภาพของประเทศเดียวเท่านั้น นั่นคือ จีน

ข้อดีของก๊าซชีวภาพ ได้แก่ :

การผลิตพลังงานโดยไม่มีการปล่อย CO 2 เพิ่มเติม

• ระบบปิดไม่ส่งกลิ่นหรือส่งกลิ่นเล็กน้อย

สถานการณ์การค้าดีขึ้นและลดการพึ่งพาผู้นำเข้าพลังงาน

สามารถผลิตไฟฟ้าจากก๊าซชีวภาพได้ตลอด 24 ชั่วโมง

ไม่ต้องพึ่งลม/น้ำ/ไฟฟ้า

ปรับปรุงการปฏิสนธิของดิน

2.2 ไบโอดีเซล

ไบโอดีเซลเป็นเชื้อเพลิงจากไขมันพืชหรือสัตว์ (น้ำมัน) รวมถึงผลิตภัณฑ์เอสเทอริฟิเคชัน มันถูกใช้ในยานพาหนะในรูปแบบของส่วนผสมต่างๆกับน้ำมันดีเซล

ด้านสิ่งแวดล้อมของการใช้งาน:

ดังการทดลองแสดงให้เห็นว่าไบโอดีเซลไม่เป็นอันตรายต่อพืชและสัตว์เมื่อปล่อยลงน้ำ นอกจากนี้ ยังผ่านการสลายตัวทางชีวภาพเกือบทั้งหมด: ในดินหรือน้ำ จุลินทรีย์จะประมวลผลไบโอดีเซล 99% ใน 28 วัน ซึ่งแสดงให้เห็นว่าสามารถลดมลพิษในแม่น้ำและทะเลสาบให้เหลือน้อยที่สุด

ประโยชน์ของไบโอดีเซล ได้แก่ :

เพิ่มจำนวนซีเทนและการหล่อลื่นซึ่งช่วยยืดอายุเครื่องยนต์

การลดลงอย่างมีนัยสำคัญในการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่เป็นอันตราย (รวมถึง CO, CO2, SO2, อนุภาคละเอียด และสารระเหย) สารประกอบอินทรีย์);

อำนวยความสะดวกในการทำความสะอาดหัวฉีด ปั๊มน้ำมันเชื้อเพลิง และช่องจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิง

ข้อบกพร่อง

ในฤดูหนาวจำเป็นต้องให้ความร้อนเชื้อเพลิงที่มาจากถังน้ำมันเชื้อเพลิงไปยังปั๊มน้ำมันเชื้อเพลิง หรือใช้ส่วนผสมของน้ำมันไบโอดีเซล 20% และน้ำมันดีเซล 80%

2.3.ไบโอเอธานอล

ไบโอเอธานอลเป็นเชื้อเพลิงแอลกอฮอล์เหลวซึ่งมีไอระเหยหนักกว่าอากาศ ผลิตจากผลิตภัณฑ์ทางการเกษตรที่มีแป้งหรือน้ำตาล เช่น ข้าวโพด ธัญพืช หรืออ้อย เชื้อเพลิงเอธานอลไม่มีน้ำและผลิตโดยการกลั่นแบบสั้นลง (คอลัมน์การกลั่น 2 คอลัมน์แทนที่จะเป็น 5 คอลัมน์) ต่างจากแอลกอฮอล์ที่ใช้ในการผลิตเครื่องดื่มแอลกอฮอล์ ดังนั้นจึงประกอบด้วยเมธานอลและน้ำมันฟิวเซล เช่นเดียวกับน้ำมันเบนซิน ซึ่งทำให้ดื่มไม่ได้

เชื้อเพลิงเอทานอลผลิตได้ในลักษณะเดียวกับแอลกอฮอล์เกรดอาหารทั่วไปสำหรับการผลิตเครื่องดื่มแอลกอฮอล์ แต่มีความแตกต่างที่สำคัญบางประการ

เอทานอลสามารถผลิตได้จากวัตถุดิบที่มีน้ำตาลและแป้ง เช่น อ้อยและหัวบีท มันฝรั่ง อาร์ติโชคเยรูซาเลม ข้าวโพด ข้าวสาลี ข้าวบาร์เลย์ ข้าวไรย์ ฯลฯ

ข้อดีของไบโอเอธานอล ได้แก่ :

เอทานอลมีค่าออกเทนสูง

ไบโอเอทานอลสามารถย่อยสลายได้และไม่ก่อให้เกิดมลพิษตามธรรมชาติ

ระบบน้ำ

เอทานอล 10% ในน้ำมันเบนซินช่วยลดความเป็นพิษจากไอเสีย

ลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ลง 26% การปล่อยก๊าซไนโตรเจนออกไซด์

5%, อนุภาคละอองลอย 40%

เอทานอลเป็นสิ่งเดียวที่สามารถหมุนเวียนได้

เชื้อเพลิงเหลวซึ่งใช้ได้แก่

เนื่องจากสารเติมแต่งสำหรับน้ำมันเบนซินไม่จำเป็นต้องมีการดัดแปลง

การออกแบบเครื่องยนต์

ไม่มีข้อบกพร่องที่เด่นชัดโดยเฉพาะ

2.4. พลังงานลม

พลังงานลมเป็นแหล่งพลังงานที่ไม่ได้รับการควบคุม ผลผลิตของฟาร์มกังหันลมขึ้นอยู่กับความแรงของลม ซึ่งเป็นปัจจัยที่มีความแปรผันสูง ส่งผลให้การส่งออกไฟฟ้าจากเครื่องกำเนิดลมไปยังระบบไฟฟ้ามีความไม่สม่ำเสมออย่างมากทั้งรายวัน รายสัปดาห์ รายเดือน รายปี และระยะยาว เมื่อพิจารณาว่าระบบพลังงานนั้นมีความไม่สม่ำเสมอในภาระพลังงาน (จุดสูงสุดและต่ำสุดในการใช้พลังงาน) ซึ่งพลังงานลมโดยธรรมชาติไม่สามารถควบคุมได้ การแนะนำส่วนแบ่งสำคัญของพลังงานลมเข้าสู่ระบบพลังงานจะก่อให้เกิดความไม่เสถียร เป็นที่ชัดเจนว่าพลังงานลมต้องการพลังงานสำรองในระบบพลังงาน (เช่นในรูปแบบของโรงไฟฟ้ากังหันก๊าซ) รวมถึงกลไกในการลดความแตกต่างของรุ่นของพวกเขาให้เรียบ (ในรูปแบบของโรงไฟฟ้าพลังน้ำหรือปั๊ม โรงไฟฟ้ากักเก็บ) คุณสมบัตินี้พลังงานลมจะเพิ่มค่าไฟฟ้าที่ได้รับจากพวกเขาอย่างมาก ระบบพลังงานลังเลอย่างมากที่จะเชื่อมต่อกังหันลมกับโครงข่ายไฟฟ้า ซึ่งนำไปสู่การออกกฎหมายที่กำหนดให้ต้องทำเช่นนั้น

กังหันลมเดี่ยวขนาดเล็กอาจมีปัญหากับโครงสร้างพื้นฐานของโครงข่ายไฟฟ้า เนื่องจากต้นทุนของสายส่งและสวิตช์เกียร์เพื่อเชื่อมต่อกับโครงข่ายอาจถูกห้ามปราม

กังหันลมขนาดใหญ่ประสบปัญหาการซ่อมแซมที่สำคัญ เนื่องจากการเปลี่ยนชิ้นส่วนขนาดใหญ่ (ใบพัด โรเตอร์ ฯลฯ) ที่ความสูงมากกว่า 100 ม. ถือเป็นงานที่ซับซ้อนและมีราคาแพง

ข้อดี:

เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม.

ปลอดภัยสำหรับมนุษย์ (ไม่มีรังสี ของเสีย)

ข้อเสียเปรียบหลัก:

ความหนาแน่นของพลังงานต่ำต่อหน่วยพื้นที่ของล้อลม การเปลี่ยนแปลงความเร็วลมที่ไม่สามารถคาดเดาได้ในระหว่างวันและฤดูกาล โดยต้องมีการสำรองสถานีลมหรือการสะสมพลังงานที่สร้างขึ้น ผลกระทบด้านลบต่อแหล่งที่อยู่อาศัยของมนุษย์และสัตว์ ต่อการสื่อสารทางโทรทัศน์ และเส้นทางการอพยพของนกตามฤดูกาล

2.5. พลังงานไฮโดรเจน

พลังงานไฮโดรเจนเป็นทิศทางของการผลิตและการใช้พลังงานของมนุษยชาติ โดยอาศัยการใช้ไฮโดรเจนเป็นวิธีการสะสม การขนส่ง และการใช้พลังงานของผู้คน โครงสร้างพื้นฐานการขนส่ง และพื้นที่การผลิตต่างๆ ไฮโดรเจนถูกเลือกให้เป็นองค์ประกอบที่พบมากที่สุดบนพื้นผิวโลกและในอวกาศ ความร้อนจากการเผาไหม้ของไฮโดรเจนจะสูงที่สุด และผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ในออกซิเจนคือน้ำ (ซึ่งถูกนำกลับเข้าสู่วงจรพลังงานไฮโดรเจน) มีหลายวิธีในการผลิตไฮโดรเจน:

จากก๊าซธรรมชาติ

การแปรสภาพเป็นแก๊สถ่านหิน:

การแยกน้ำด้วยไฟฟ้า (*ปฏิกิริยาย้อนกลับ)

ไฮโดรเจนจากชีวมวล

ข้อดี:

ความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมของเชื้อเพลิงไฮโดรเจน

การต่ออายุ

ประสิทธิภาพสูงมาก - 75% ซึ่งสูงกว่าการติดตั้งที่ทันสมัยที่สุดที่ใช้น้ำมันและก๊าซเกือบ 2.5 เท่า

ไฮโดรเจนยังมีข้อเสียที่ร้ายแรงกว่าอีกด้วย ประการแรกฟรี สถานะก๊าซไม่มีอยู่ในธรรมชาติ กล่าวคือ ต้องขุดขึ้นมา ประการที่สอง ไฮโดรเจนในฐานะก๊าซ ค่อนข้างอันตราย ผสมกับอากาศก่อนจะ "เผาไหม้" อย่างมองไม่เห็นนั่นคือปล่อยความร้อนออกมาแล้วจึงระเบิดได้ง่ายจากประกายไฟเพียงเล็กน้อย ตัวอย่างคลาสสิก การระเบิดของไฮโดรเจน - อุบัติเหตุเชอร์โนบิลเมื่อเป็นผลมาจากความร้อนสูงเกินไปของเซอร์โคเนียมและการสัมผัสกับน้ำทำให้เกิดไฮโดรเจนซึ่งทำให้เกิดการระเบิดขึ้น ประการที่สาม จะต้องเก็บไฮโดรเจนไว้ที่ไหนสักแห่งและในภาชนะขนาดใหญ่ เนื่องจากมีความหนาแน่นต่ำ และสามารถบีบอัดได้ภายใต้ความกดดันที่สูงมากเท่านั้น ประมาณ 300 บรรยากาศ

2.6. พลังงานความร้อนใต้พิภพ

การปะทุของภูเขาไฟแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงความร้อนมหาศาลภายในดาวเคราะห์ นักวิทยาศาสตร์ประมาณอุณหภูมิแกนโลกไว้ที่หลายพันองศาเซลเซียส อุณหภูมินี้ค่อยๆ ลดลงจากแกนโลกชั้นในที่ร้อน ซึ่งนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าโลหะและหินสามารถดำรงอยู่ได้ในสถานะหลอมเหลวเท่านั้นถึงพื้นผิวโลก พลังงานความร้อนใต้พิภพสามารถ สามารถใช้ได้สองวิธีหลัก - เพื่อผลิตไฟฟ้าและให้ความร้อนแก่บ้าน สถาบัน และสถานประกอบการอุตสาหกรรม วัตถุประสงค์ใดที่จะใช้จะขึ้นอยู่กับรูปแบบที่เราครอบครอง บางครั้งน้ำก็ระเบิดออกมาจากพื้นดินในรูปของ "ไอน้ำแห้ง" บริสุทธิ์เช่น ไอน้ำโดยไม่มีส่วนผสมของหยดน้ำ ไอแห้งนี้สามารถนำมาใช้หมุนกังหันและผลิตกระแสไฟฟ้าได้โดยตรง น้ำที่ควบแน่นสามารถคืนสู่พื้นดินได้ และหากมีคุณภาพดีเพียงพอ ก็จะปล่อยลงสู่แหล่งน้ำใกล้เคียง

การแปลงพลังงานความร้อนในมหาสมุทร

แนวคิดในการใช้ความแตกต่างของอุณหภูมิ น้ำทะเลสำหรับการผลิตไฟฟ้าเกิดขึ้นเมื่อประมาณ 100 ปีที่แล้ว คือในปี พ.ศ. 2524 นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส Jacques D. Arsonval ตีพิมพ์บทความเกี่ยวกับ พลังงานแสงอาทิตย์ทะเล ในเวลานั้น เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วเกี่ยวกับความสามารถของมหาสมุทรในการยอมรับและสะสม พลังงานความร้อน- กลไกการเกิดกระแสน้ำในมหาสมุทรและรูปแบบพื้นฐานของการก่อตัวของความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างพื้นผิวและชั้นน้ำลึกก็เป็นที่รู้จักเช่นกัน

การใช้ความแตกต่างของอุณหภูมิสามารถทำได้ในสามทิศทางหลัก: การแปลงโดยตรงตามองค์ประกอบเทอร์โม, การแปลงความร้อนเป็น พลังงานกลในเครื่องยนต์ความร้อนและการแปลงเป็นพลังงานกลในเครื่องจักรไฮดรอลิกโดยใช้ความหนาแน่นของน้ำอุ่นและน้ำเย็นที่แตกต่างกัน

ข้อดี:

พวกเขาไม่ต้องการการบำรุงรักษาเลย

ข้อดีประการหนึ่งของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนใต้พิภพก็คือ เมื่อเปรียบเทียบกับโรงไฟฟ้าที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลแล้ว จะปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์น้อยกว่าประมาณ 20 เท่าเมื่อผลิตไฟฟ้าในปริมาณเท่ากัน ซึ่งช่วยลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมโลก

ข้อได้เปรียบหลักของพลังงานความร้อนใต้พิภพคือความไม่มีวันหมดในทางปฏิบัติและความเป็นอิสระอย่างสมบูรณ์จากสภาพแวดล้อม ช่วงเวลาของวันและปี

มีปัญหาอะไรเกิดขึ้นเมื่อใช้น้ำแร่ร้อนใต้ดิน? สิ่งสำคัญประการหนึ่งคือความจำเป็นในการนำน้ำเสียกลับเข้าไปในชั้นหินอุ้มน้ำใต้ดิน น้ำร้อนประกอบด้วยเกลือจำนวนมากของโลหะพิษต่างๆ (เช่น โบรอน ตะกั่ว สังกะสี แคดเมียม สารหนู) และ สารประกอบเคมี(แอมโมเนีย ฟีนอล) ซึ่งช่วยกำจัดการปล่อยน้ำเหล่านี้เข้าสู่ระบบน้ำธรรมชาติที่อยู่บนพื้นผิว

2.7. พลังงานแสงอาทิตย์

หลักการทำงานของเซลล์แสงอาทิตย์:

แสงอาทิตย์ องค์ประกอบ (SE) ทำจากวัสดุที่แปลงสภาพโดยตรง แสงแดดเข้าสู่กระแสไฟฟ้า เซลล์แสงอาทิตย์ที่ผลิตเชิงพาณิชย์ในปัจจุบันส่วนใหญ่ทำจากซิลิคอน

ใน ปีที่ผ่านมามีการพัฒนาวัสดุชนิดใหม่สำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ ตัวอย่างเช่น เซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางที่ทำจากคอปเปอร์-อินเดียม-ไดเซเลไนด์ และ CdTe (แคดเมียมเทลลูไรด์) SE เหล่านี้เข้ามาแล้ว เมื่อเร็วๆ นี้ใช้ในเชิงพาณิชย์ด้วย

ข้อดี:

พลังงานของดวงอาทิตย์แทบจะไม่มีที่สิ้นสุด

เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

ปลอดภัยต่อมนุษย์และธรรมชาติ

ข้อเสีย: โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ไม่ทำงานในเวลากลางคืนและทำงานได้ไม่มีประสิทธิภาพเพียงพอในเวลาพลบค่ำทั้งเช้าและเย็น ในขณะเดียวกัน การใช้พลังงานสูงสุดจะเกิดขึ้นในช่วงเย็นอย่างแน่นอน นอกจากนี้ผลผลิตของโรงไฟฟ้าอาจมีความผันผวนอย่างรวดเร็วและไม่คาดคิดเนื่องจากสภาพอากาศที่เปลี่ยนแปลง เนื่องจากค่าคงที่พลังงานแสงอาทิตย์ค่อนข้างน้อย พลังงานแสงอาทิตย์จำเป็นต้องใช้ พื้นที่ขนาดใหญ่ที่ดินสำหรับโรงไฟฟ้า (เช่น สำหรับโรงไฟฟ้าขนาด 1 GW อาจมีพื้นที่หลายสิบตารางกิโลเมตร) แม้ว่าพลังงานที่สร้างขึ้นจะเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม แต่เซลล์แสงอาทิตย์เองก็มีสารพิษ เช่น ตะกั่ว แคดเมียม แกลเลียม สารหนู ฯลฯ และการผลิตของพวกมันก็ใช้สารอันตรายอื่น ๆ จำนวนมาก เซลล์แสงอาทิตย์สมัยใหม่มีอายุการใช้งานที่จำกัด (30-50 ปี) และการใช้งานจำนวนมากจะทำให้เกิดปัญหายากขึ้นในอนาคตอันใกล้นี้ ซึ่งยังไม่มีวิธีแก้ปัญหาที่ยอมรับได้จากมุมมองด้านสิ่งแวดล้อม

2.8.พลังงานนิวเคลียร์

พลังงานนิวเคลียร์ (พลังงานปรมาณู) พลังงานภายในของนิวเคลียสของอะตอมที่ปล่อยออกมาระหว่างการเปลี่ยนแปลงทางนิวเคลียร์ ( ปฏิกิริยานิวเคลียร์- การใช้พลังงานนิวเคลียร์ขึ้นอยู่กับการดำเนินการของปฏิกิริยาลูกโซ่ของฟิชชันของนิวเคลียสหนักและปฏิกิริยา ฟิวชั่นแสนสาหัส- ฟิวชั่นของนิวเคลียสของแสง ปฏิกิริยาทั้งสองจะมาพร้อมกับการปล่อยพลังงาน ตัวอย่างเช่น ในระหว่างฟิชชันของนิวเคลียสหนึ่ง ประมาณ 200 MeV จะถูกปล่อยออกมา เมื่อนิวเคลียสฟิชชันสมบูรณ์ที่มีอยู่ในยูเรเนียม 1 กรัม พลังงานที่ปล่อยออกมาคือ 2.3 * 104 kWh ซึ่งเทียบเท่ากับพลังงานที่ได้จากการเผาไหม้ถ่านหิน 3 ตัน หรือน้ำมัน 2.5 ตัน ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันแบบควบคุมถูกใช้ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

ข้อดี:

ราคาไฟฟ้าต่ำและคงที่ (สัมพันธ์กับต้นทุนเชื้อเพลิง)

ผลกระทบโดยเฉลี่ยต่อสภาพแวดล้อมทางนิเวศน์

ข้อบกพร่อง โรงไฟฟ้านิวเคลียร์:

เชื้อเพลิงที่ฉายรังสีเป็นอันตรายและต้องใช้มาตรการการประมวลผลและการจัดเก็บที่ซับซ้อนและมีราคาแพง

โหมดการทำงานของพลังงานแปรผันเป็นสิ่งที่ไม่พึงประสงค์สำหรับเครื่องปฏิกรณ์ที่ทำงานบนนิวตรอนความร้อน

หากความน่าจะเป็นของเหตุการณ์ต่ำ ผลที่ตามมาก็จะรุนแรงมาก

การลงทุนขนาดใหญ่ทั้งเฉพาะเจาะจงต่อกำลังการผลิตติดตั้ง 1 เมกะวัตต์สำหรับหน่วยที่มีกำลังการผลิตน้อยกว่า 700-800 เมกะวัตต์และทั่วไปที่จำเป็นสำหรับการก่อสร้างสถานีโครงสร้างพื้นฐานตลอดจนในกรณีที่เกิดการชำระบัญชี

ทางเลือกแทนน้ำมันที่ระบุไว้ข้างต้นทั้งหมดมีข้อเสียเปรียบประการหนึ่ง แต่มีข้อเสียเปรียบที่สำคัญมาก: ไม่สามารถทดแทนน้ำมันในฐานะแหล่งพลังงานได้โดยสิ้นเชิง การใช้พลังงานแสนสาหัสเท่านั้นที่สามารถช่วยในสถานการณ์นี้ได้

2.9.พลังงานความร้อนนิวเคลียร์

พลังงานความร้อนนิวเคลียร์ที่มีส่วนร่วมของฮีเลียม 3 เป็นพลังงานที่ปลอดภัยและมีคุณภาพสูง

ปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ การปล่อยพลังงานเมื่อนิวเคลียสของอะตอมแสงของดิวทีเรียม, ทริเทียมหรือลิเธียมฟิวส์เกิดเป็นฮีเลียมเกิดขึ้นในระหว่างปฏิกิริยาแสนสาหัส ปฏิกิริยาเหล่านี้เรียกว่าเทอร์โมนิวเคลียร์เพราะสามารถเกิดขึ้นได้มากเท่านั้น อุณหภูมิสูง- มิฉะนั้น แรงผลักไฟฟ้าจะไม่ยอมให้นิวเคลียสเข้าใกล้มากพอที่จะทำให้แรงดึงดูดของนิวเคลียร์เริ่มทำงาน ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันเป็นแหล่งพลังงานของดวงดาว ปฏิกิริยาเดียวกันนี้เกิดขึ้นระหว่างการระเบิดของระเบิดไฮโดรเจน การดำเนินการฟิวชั่นเทอร์โมนิวเคลียร์ที่ควบคุมได้บนโลกสัญญาว่ามนุษยชาติจะเป็นแหล่งพลังงานใหม่ที่ไม่มีวันหมดสิ้นในทางปฏิบัติ ปฏิกิริยาที่มีแนวโน้มมากที่สุดในเรื่องนี้คือการรวมกันของดิวทีเรียมและไอโซโทป

หากคุณใช้ดิวทีเรียมกับไอโซโทปฮีเลียม-3 ในเครื่องปฏิกรณ์แสนสาหัสแทนวัสดุที่ใช้ในพลังงานนิวเคลียร์ ความเข้มของฟลักซ์นิวตรอนลดลง 30 เท่า - ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะรับประกันอายุการใช้งานของเครื่องปฏิกรณ์ 30-40 ปีได้อย่างง่ายดาย (ดังนั้นปริมาณรังสีที่ปล่อยออกมาจึงลดลง) หลังจากสิ้นสุดการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ฮีเลียม จะไม่มีของเสียระดับสูงเกิดขึ้น และกัมมันตภาพรังสีขององค์ประกอบโครงสร้างจะต่ำมากจนสามารถฝังลงในหลุมฝังกลบในเมืองโดยโรยด้วยดินเบา ๆ

แล้วปัญหาคืออะไร? เหตุใดเราจึงยังไม่ใช้เชื้อเพลิงแสนสาหัสที่เป็นประโยชน์เช่นนี้

ประการแรก เนื่องจากไอโซโทปนี้หายากมากบนโลกของเรา มันเกิดในดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็นสาเหตุที่บางครั้งเรียกว่า "ไอโซโทปแสงอาทิตย์" ของเขา น้ำหนักรวมมีมากกว่าน้ำหนักของโลกของเรา ฮีเลียม-3 ถูกลมสุริยะพัดพาไปยังอวกาศโดยรอบ สนามแม่เหล็กของโลกเบี่ยงเบนส่วนสำคัญของลม ดังนั้นฮีเลียม-3 จึงประกอบขึ้นเป็นเพียงหนึ่งล้านล้านของชั้นบรรยากาศของโลก - ประมาณ 4,000 ตัน บนโลกเองก็มีน้ำหนักน้อยกว่า - ประมาณ 500 กิโลกรัม

ไอโซโทปนี้ยังมีอีกมากบนดวงจันทร์ ที่นั่นฝังอยู่ในดินบนดวงจันทร์ "เรโกลิ ธ" ซึ่งมีองค์ประกอบคล้ายตะกรันธรรมดา มันเป็นเรื่องของใหญ่โตมาก - ทุนสำรองที่แทบจะไม่มีวันหมด!

การวิเคราะห์ตัวอย่างดิน 6 ตัวอย่างที่คณะสำรวจอพอลโลนำมา และอีก 2 ตัวอย่างที่โซเวียตส่งมา สถานีอัตโนมัติ“ลูน่า” แสดงให้เห็นว่า regolith ที่ครอบคลุมทะเลและที่ราบสูงทั้งหมดของดวงจันทร์ประกอบด้วยฮีเลียม-3 มากถึง 106 ตัน ซึ่งจะสนองความต้องการพลังงานภาคพื้นดิน ซึ่งเพิ่มขึ้นหลายครั้งเมื่อเทียบกับพลังงานสมัยใหม่เป็นเวลาหนึ่งสหัสวรรษ! ตามการประมาณการสมัยใหม่ ปริมาณสำรองของฮีเลียม-3 บนดวงจันทร์นั้นมีขนาดใหญ่กว่าสามลำดับความสำคัญ - 109 ตัน

นอกจากดวงจันทร์แล้ว ฮีเลียม-3 ยังสามารถพบได้ในชั้นบรรยากาศหนาแน่นของดาวเคราะห์ยักษ์ และตามการประมาณการทางทฤษฎี ปริมาณสำรองของมันบนดาวพฤหัสบดีเพียงลำพังมีจำนวน 1,020 ตัน ซึ่งจะเพียงพอที่จะจ่ายพลังงานให้กับโลกจนถึง หมดเวลา.

โครงการขุดแร่ฮีเลียม-3

Regolith ปกคลุมดวงจันทร์ด้วยชั้นหนาหลายเมตร ตะกอนฝุ่นหิน ทะเลจันทรคติมีฮีเลียมมากกว่าที่ราบสูงรีโกลิธ ฮีเลียม-3 1 กิโลกรัมบรรจุอยู่ในรีโกลิธประมาณ 100,000 ตัน

ดังนั้นเพื่อที่จะสกัดไอโซโทปอันมีค่าออกมาจึงจำเป็นต้องแปรรูปดินบนดวงจันทร์ที่ร่วนจำนวนมหาศาล

เมื่อคำนึงถึงคุณสมบัติทั้งหมด เทคโนโลยีการผลิตฮีเลียม-3 ควรมีกระบวนการต่อไปนี้:

1. การสกัดสารรีโกลิธ

“เครื่องเก็บเกี่ยว” แบบพิเศษจะรวบรวมหินรีโกลิธจากชั้นผิวที่มีความหนาประมาณ 2 เมตร และส่งไปยังจุดแปรรูปหรือแปรรูปโดยตรงในระหว่างกระบวนการขุด

2. การปล่อยฮีเลียมจากรีโกลิธ

เมื่อรีโกลิธได้รับความร้อนถึง 600?C ฮีเลียม 75% ที่มีอยู่ในรีโกลิธจะถูกปล่อยออกมา (ถูกดูดซับ) เมื่อถูกความร้อนถึง 800?C ฮีเลียมเกือบทั้งหมดจะถูกปล่อยออกมา เสนอให้ทำความร้อนฝุ่นในเตาเผาแบบพิเศษโดยเน้นแสงแดดด้วยเลนส์พลาสติกหรือกระจก

3. จัดส่งสู่โลก ยานอวกาศนำกลับมาใช้ใหม่ได้

เมื่อสกัดฮีเลียม-3 จากรีโกลิธ จะสกัดสารหลายชนิดออกมาด้วย เช่น ไฮโดรเจน น้ำ ไนโตรเจน คาร์บอนไดออกไซด์ไนโตรเจน มีเทน คาร์บอนมอนอกไซด์ - ซึ่งอาจมีประโยชน์ในการรักษาเขตอุตสาหกรรมทางจันทรคติ

โครงการเครื่องเก็บเกี่ยวบนดวงจันทร์เครื่องแรกซึ่งมีจุดประสงค์เพื่อการประมวลผล regolith และแยกไอโซโทปฮีเลียม-3 จากมัน ได้รับการเสนอโดยกลุ่มของ J. Kulczynski ปัจจุบัน บริษัท เอกชนในอเมริกากำลังพัฒนาต้นแบบหลายแบบซึ่งดูเหมือนจะถูกส่งไปยังการแข่งขันหลังจากที่ NASA ตัดสินใจเกี่ยวกับคุณสมบัติของการสำรวจดวงจันทร์ในอนาคต

เป็นที่ชัดเจนว่านอกเหนือจากการส่งเครื่องเก็บเกี่ยวไปยังดวงจันทร์แล้ว จะต้องสร้างสถานที่จัดเก็บ ฐานบรรจุคน (เพื่อให้บริการอุปกรณ์ที่ซับซ้อนทั้งหมด) คอสโมโดรม และอื่นๆ อีกมากมายที่นั่น อย่างไรก็ตาม เป็นที่เชื่อกันว่าค่าใช้จ่ายสูงในการสร้างโครงสร้างพื้นฐานที่พัฒนาแล้วบนดวงจันทร์จะชดเชยอย่างดีในแง่ของวิกฤตพลังงานโลกที่กำลังจะมาถึง เมื่อแหล่งพลังงานประเภทดั้งเดิม (ถ่านหิน น้ำมัน ก๊าซธรรมชาติ) จะต้องถูกยกเลิก .

หากเราคำนึงว่าน้ำมันจะหมดในอีก 35-40 ปี เราก็มีเวลาเพียงพอที่จะดำเนินโครงการดังกล่าว และเป็นประเทศที่สามารถนำไปปฏิบัติได้ซึ่งจะเป็นผู้นำในอนาคต และหากเรารวมความพยายาม เราก็จะสามารถบรรลุผลที่ยิ่งใหญ่ยิ่งขึ้นในกรอบเวลาที่รวดเร็วยิ่งขึ้น

แล้วทำไมต้องใช้พลังงานฟิวชันล่ะ? เพราะมัน:

แหล่งพลังงานขนาดใหญ่ที่มีเชื้อเพลิงมากมายและหาได้จากทุกที่

ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมทั่วโลกต่ำมาก – ไม่มีการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์

- “การดำเนินงานรายวัน” ของโรงไฟฟ้าไม่จำเป็นต้องมีการขนส่งวัสดุกัมมันตภาพรังสี

โรงไฟฟ้ามีความปลอดภัย โดยไม่มีโอกาส "ล่มสลาย" หรือ "ปฏิกิริยาที่ไม่สามารถควบคุมได้"

ไม่มีกากกัมมันตรังสีซึ่งจะไม่สร้างปัญหาให้กับคนรุ่นต่อไป

ให้ผลกำไร: การผลิตพลังงาน 1 GW ต้องใช้ดิวทีเรียมประมาณ 100 กิโลกรัม และลิเธียมธรรมชาติ 3 ตันที่ใช้ตลอดทั้งปี โดยผลิตได้ประมาณ 7 พันล้านกิโลวัตต์ชั่วโมง

3.บทสรุป

ดังนั้นพลังงานก็คือ ทรัพยากรที่สำคัญจำเป็นสำหรับการดำรงอยู่อย่างสุขสบายของมนุษยชาติ และการผลิตพลังงานก็เป็นหนึ่งในปัญหาหลักของมนุษยชาติ ปัจจุบันน้ำมันถูกใช้เป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าและเชื้อเพลิงอย่างแข็งขัน แต่ก็มีไม่สิ้นสุด และปริมาณสำรองก็ลดลงทุกปีเท่านั้น และทางเลือกที่พัฒนาขึ้นในปัจจุบันไม่สามารถทดแทนน้ำมันได้ทั้งหมดหรือมีข้อเสียร้ายแรง

ปัจจุบันแหล่งพลังงานเดียวที่สามารถให้พลังงานตามจำนวนที่ต้องการสำหรับมนุษยชาติทั้งหมดและไม่มีข้อเสียเปรียบร้ายแรงคือพลังงานแสนสาหัสจากการใช้ฮีเลียม 3 เทคโนโลยีในการรับพลังงานจากปฏิกิริยานี้ต้องใช้แรงงานเข้มข้นและต้องใช้ขนาดใหญ่ การลงทุน แต่พลังงานที่ได้ในลักษณะนี้เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและคำนวณเป็นพันล้านกิโลวัตต์

หากคุณได้รับพลังงานราคาถูกและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม คุณสามารถทดแทนน้ำมันได้มากที่สุด เช่น ละทิ้งเครื่องยนต์เบนซินหันมาใช้เครื่องยนต์ไฟฟ้า ผลิตความร้อนโดยใช้ไฟฟ้า เป็นต้น ดังนั้น น้ำมันในฐานะทรัพยากรวัตถุดิบสำหรับการผลิตสารเคมี จะเพียงพอสำหรับมนุษยชาติไปหลายศตวรรษ

ดังนั้นจึงจำเป็นต้องสร้างอุตสาหกรรมบนดวงจันทร์ (ซึ่งเป็นแหล่งฮีเลียม 3 หลัก) ในการสร้างอุตสาหกรรม คุณต้องมีแผนการพัฒนา ซึ่งต้องใช้เวลาหลายปี และยิ่งคุณเริ่มเร็วเท่าไรก็ยิ่งดีเท่านั้น เพราะหากต้องทำเช่นนี้ในสถานการณ์สิ้นหวัง (เช่น ช่วงวิกฤตพลังงาน เป็นต้น) อย่างเร่งด่วน จะทำให้ค่าใช้จ่ายแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง

และประเทศที่พัฒนาเร็วกว่าในทิศทางนี้จะกลายเป็นผู้นำในอนาคต เพราะพลังงานคืออนาคต

4. รายชื่อวรรณกรรมที่ใช้แล้ว

1. http://ru.wikipedia.org/ - สารานุกรมโลก

2. http://www.zlev.ru/61_59.htm - นิตยสาร "Golden Lion" ฉบับที่ 61-62 - การตีพิมพ์แนวคิดอนุรักษ์นิยมของรัสเซียน้ำมันจะหมดเมื่อใด

3. http://www.vz.ru/society/2007/11/25/127214.html -VIEW / เมื่อน้ำมันหมด

4. http://vz.ru/economy/2007/11/1/121681.html - VIEW / น้ำมันโลกกำลังจะหมด

5. http://bio.fizteh.ru/departments/physchemplasm/topl_element.html ->ทางเลือกอื่นแทนน้ำมัน? คณะฟิสิกส์โมเลกุลและชีวภาพ MIPT "Phystech-Portal", "Phystech-ศูนย์"

6. http://encycl.accoona.ru/?id=74848 - พลังงานนิวเคลียร์ - สารานุกรมอินเทอร์เน็ต พจนานุกรมอธิบาย

7. http://www.vepr.ru/show.html?id=7 - ไฟฟ้ามาจากไหน (ประวัติความเป็นมา)

8. http://www.bioenergy.by/mejdu_1.htm -พลังงานชีวมวล. โครงการ UNDP/GEF BYE/03/G31 ในเบลารุส

9. http://bibliotekar.ru/alterEnergy/37.htm - ข้อดีและข้อเสียของพลังงานลม หลักการแปลงพลังงานลม พลังงานลม

10. http://www.smenergo.ru/hydrogen_enegry/ - พลังงานไฮโดรเจน พลังงานและพลังงาน

11. http://works.tarefer.ru/89/100323/index.html แหล่งพลังงานปฐมภูมิและพลังงานแสนสาหัส

12. http://tw.org.ua/board/index.php?showtopic=162 -พลังงานความร้อนนิวเคลียร์

13. http://www.helium3.ru/main.php?video=yes - ฮีเลียม-3, ฮีเลียม-3

14. http://razrabotka.ucoz.ru/publ/4-1-0-16 - HELIUM-THREE - พลังงานแห่งอนาคต - โปรแกรมทางจันทรคติ - แคตตาล็อกบทความ - การพัฒนา

15. http://www.fp7-bio.ru/presentations/fisheries/bioetanol.pdf/at_download/file - พลังงานแห่งอนาคต

16. http://www.scienmet.net/ - เครื่องกำเนิดลม, พลังงานลม

17. http://oil-resources.info - ทรัพยากรเชื้อเพลิง

18.http://ru.wikipedia.org/wiki/Hydrogen_energy

19.http://www.ruscourier.ru/archive/2593 - ข้อเสียของไฮโดรเจน

20. http://www.intersolar.ru/geothermal/pressa/rbsgeo.html - พลังงานจากส่วนลึก - www.intersolar.ru

21.http://web-japan.org/nipponia/nipponia28/ru/feature/feature09.html - NIPPONIA No.28 15 มีนาคม 2547

22. http://www.kti.ru/forum/img/usersf/pic_41.doc - แหล่งพลังงานทางเลือก

23. http://www.rosnpp.org.ru/aes_preimush.shtml - โรงไฟฟ้านิวเคลียร์

24. http://www.atomstroyexport.ru/nuclear_market/advantage/ - พลังงานนิวเคลียร์

25. http://solar-battery.narod.ru/termoyad.htm - การทำงานของพลังงานแสนสาหัส

26.http://business.km.ru/magazin/view.asp?id=7B07CB0288D54DC0AC68C60AF246D693 - ธุรกิจ KM.RU อนาคตของพลังงานของรัสเซียอยู่ที่เชื้อเพลิงชีวภาพและพลังงานแสนสาหัส

“ขณะนี้เรากำลังพูดถึงพลังงานแสนสาหัสแห่งอนาคตและเชื้อเพลิงเชิงนิเวศชนิดใหม่ที่ไม่สามารถผลิตได้บนโลก เรากำลังพูดถึงการพัฒนาทางอุตสาหกรรมของดวงจันทร์เพื่อสกัดฮีเลียม-3” คำแถลงนี้โดยหัวหน้า บริษัท จรวดและอวกาศ Energia Nikolai Sevastyanov หากไม่สั่นคลอนจินตนาการของชาวรัสเซียที่ปฏิบัติตามกฎหมาย (ตอนนี้ในช่วงก่อนฤดูร้อนใหม่พวกเขาจะต้องจัดการกับฮีเลียม -3 เท่านั้น ) จากนั้นจินตนาการของผู้เชี่ยวชาญและผู้สนใจก็ไม่ปล่อยให้พวกเขาเฉยเมย

สิ่งนี้เป็นเรื่องที่เข้าใจได้: หากกล่าวอย่างอ่อนโยน สถานการณ์ที่ไม่ยอดเยี่ยมในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศในประเทศ (งบประมาณด้านพื้นที่ของรัสเซียน้อยกว่าในสหรัฐอเมริกา 30 เท่าและน้อยกว่าในอินเดีย 2 เท่า ตั้งแต่ปี 1989 ถึง 2004 เราเปิดตัวเพียง 3 ยานอวกาศวิจัย) ทันใดนั้นไม่มากไม่น้อย - รัสเซียจะขุดฮีเลียม-3 บนดวงจันทร์! ฉันขอเตือนคุณว่าตามทฤษฎีแล้ว ไอโซโทปฮีเลียมเบานี้สามารถเข้าสู่ปฏิกิริยาแสนสาหัสกับดิวเทอเรียมได้ ด้วยเหตุนี้ นักวิทยาศาสตร์หลายคนจึงถือว่าฟิวชันเป็นแหล่งพลังงานราคาถูกที่ไร้ขีดจำกัด อย่างไรก็ตาม มีปัญหาอยู่อย่างหนึ่งคือ ฮีเลียม-3 มีปริมาณน้อยกว่าหนึ่งในล้านของปริมาณฮีเลียมทั้งหมดบนโลก แต่ในดินบนดวงจันทร์ ไอโซโทปแสงนี้มีอยู่มากมาย ตามที่นักวิชาการ Eric Galimov กล่าวไว้ ประมาณ 500 ล้านตัน...

พวกเขาบอกว่าครั้งหนึ่งในสหรัฐอเมริกามีโปสเตอร์ขนาดใหญ่หน้าทางเข้าดิสนีย์แลนด์: “เราและประเทศของเราสามารถทำได้ทุกอย่าง สิ่งเดียวที่จำกัดเราคือขอบเขตของจินตนาการของเรา” ทั้งหมดนี้อยู่ไม่ไกลจากความจริง: โครงการปรมาณูที่รวดเร็วและมีประสิทธิภาพ, โครงการทางจันทรคติที่ประสบความสำเร็จอย่างน่าอัศจรรย์, โครงการริเริ่มการป้องกันเชิงกลยุทธ์ (SDI) ซึ่งทำลายเศรษฐกิจโซเวียตอย่างสิ้นเชิง -

โดยพื้นฐานแล้ว หน้าที่หลักประการหนึ่งของรัฐ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในศตวรรษที่ 20 คือการกำหนดภารกิจที่เหนือจินตนาการสำหรับชุมชนวิทยาศาสตร์อย่างแม่นยำ นอกจากนี้ยังใช้ รัฐโซเวียต: การใช้พลังงานไฟฟ้า การพัฒนาอุตสาหกรรม การสร้างสรรค์ ระเบิดปรมาณูดาวเทียมดวงแรก จุดเปลี่ยนของแม่น้ำ┘ อย่างไรก็ตาม เรามี "โปสเตอร์" ของเราเองที่หน้าดิสนีย์แลนด์ - "เราเกิดมาเพื่อทำให้เทพนิยายเป็นจริง!"

“ผมแค่คิดว่าปัญหาทางเทคโนโลยีที่สำคัญบางอย่างยังขาดแคลนอยู่” เน้นย้ำในการสนทนากับฉัน วิทยาศาสตรบัณฑิต สาขาวิทยาศาสตร์กายภาพและคณิตศาสตร์ เลขาธิการสถาบันวิทยาศาสตร์ การวิจัยอวกาศ RAS อเล็กซานเดอร์ ซาคารอฟ “บางทีนี่อาจเป็นเหตุผลว่าทำไมการพูดถึงการขุดฮีเลียม-3 บนดวงจันทร์เพื่อหาพลังงานแสนสาหัสจึงเกิดขึ้นเมื่อไม่นานมานี้ หากดวงจันทร์เป็นแหล่งแร่ธาตุและฮีเลียม-3 นี้ถูกนำมาจากที่นั่นและมีพลังงานไม่เพียงพอบนโลก... ทั้งหมดนี้เป็นสิ่งที่เข้าใจได้ฟังดูสวยงามมาก และอาจเป็นเรื่องง่ายที่จะโน้มน้าวผู้มีอิทธิพลให้จัดสรรเงินเพื่อสิ่งนี้ ฉันคิดอย่างนั้น".

แต่ประเด็นทั้งหมดก็คือขณะนี้บนโลกไม่มีเทคโนโลยี - และไม่คาดว่าจะเกิดขึ้นอีกอย่างน้อย 50 ปีข้างหน้า - การเผาไหม้ฮีเลียม-3 ในปฏิกิริยาแสนสาหัส ยังไม่มีการออกแบบเบื้องต้นสำหรับเครื่องปฏิกรณ์ดังกล่าว เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แสนสาหัส ITER ซึ่งปัจจุบันอยู่ระหว่างการก่อสร้างในฝรั่งเศส ได้รับการออกแบบมาเพื่อ "เผาไหม้" ไอโซโทปไฮโดรเจน - ดิวเทอเรียมและทริเทียม อุณหภูมิโดยประมาณสำหรับ "การจุดระเบิด" ของปฏิกิริยาแสนสาหัสคือ 100–200 ล้านองศา หากต้องการใช้ฮีเลียม-3 อุณหภูมิจะต้องมีลำดับความสำคัญสูงกว่าหรือสองเท่า

ดังนั้น หัวหน้าของบริษัทจรวดและอวกาศที่ใหญ่ที่สุดของรัสเซีย Nikolai Sevastyanov ขออภัยในการแสดงออก กำลังหลอกเราด้วยฮีเลียม-3 ของเขาใช่ไหม? ดูไม่เหมือนเลย เพื่ออะไร!?

“อุตสาหกรรมอวกาศมีความสนใจในโครงการขนาดใหญ่และมีราคาแพงเช่นนี้โดยธรรมชาติ” Alexander Zakharov กล่าว “แต่จากมุมมองของการใช้งานจริง เห็นได้ชัดว่านี่ยังเกิดก่อนเวลาอันควร”

ในการดำเนินโครงการฮีเลียม-3 จำเป็นต้องสร้างโปรแกรมพิเศษสำหรับการวิจัยดวงจันทร์เพิ่มเติม เปิดตัวฝูงบินทั้งหมด ยานอวกาศ, แก้ไขปัญหาการผลิตฮีเลียม-3, การประมวลผล... สิ่งนี้จะทำให้ประเทศเสียหายยิ่งกว่า SDI ใด ๆ

“ฉันไม่อยากจะบอกว่าพระจันทร์เป็น จุดทางวิทยาศาสตร์วิสัยทัศน์ปิดสนิท - ยังมีงานทางวิทยาศาสตร์อยู่ที่นั่น” Alexander Zakharov เน้นย้ำ – แต่อย่างที่พวกเขาพูด ต้องทำทีละขั้นตอน ฉันไม่ลืมคนอื่น งานทางวิทยาศาสตร์- มิฉะนั้นเราก็เขินอาย: ทันทีที่ชาวอเมริกันประกาศโครงการสำหรับเที่ยวบินที่มีคนขับไปดาวอังคารเราก็ประกาศทันทีว่าเราพร้อมที่จะทำเช่นนี้เช่นกัน เราได้ยินเกี่ยวกับโครงการทางจันทรคติ - มาทำสิ่งนี้ด้วย... เราไม่มีภารกิจระดับชาติที่รอบคอบ สมดุล และเชิงกลยุทธ์”

ที่นี่เรากลับมาสู่จุดที่เราเริ่มต้นอีกครั้ง - สู่ภารกิจเชิงยุทธศาสตร์ระดับชาติ ปัญหาก็คือว่า เราต่างจากคนอเมริกันตรงที่จินตนาการของเราถูกจำกัดไว้ไม่มาก - ด้วยสิ่งนี้ ดังที่คำกล่าวของ Nikolai Sevastyanov แสดงให้เห็นว่า เราทุกคนสบายดี แต่ตามการประมาณการแบบอนุรักษ์นิยมที่สุด โครงการ "ฮีเลียม-3" (เรียกอีกอย่างว่า) จะต้องใช้เงิน 5 พันล้านดอลลาร์สำหรับการวิจัยเป็นเวลาห้าปี

จากมุมมองทางวิทยาศาสตร์ล้วนๆ ในเรื่องปัญหาการหลอมรวมโดยใช้ TOKAMAK แม้ว่าจะเป็นเช่นนั้นก็ตาม การตัดสินใจเกี่ยวกับการก่อสร้างเครื่องปฏิกรณ์ทดลองระหว่างประเทศ ITER มีความซบเซาอยู่บ้าง (อย่างไรก็ตาม นี่เป็นหัวข้อสำหรับการอภิปรายแยกต่างหาก) สำหรับฉันแล้วดูเหมือนว่าปัญหาฮีเลียม-3 สำหรับล็อบบี้แสนสาหัสที่มีอิทธิพลบางส่วนนั้นเป็นช่องทางใหม่สำหรับการช่วยชีวิตและการตระหนักถึงความทะเยอทะยานทางวิชาชีพ

ยิ่งไปกว่านั้น - และนี่เป็นสิ่งที่น่าตื่นเต้นอย่างยิ่ง และนั่นเป็นเหตุผลเดียวที่ฉันไม่ได้เริ่มบทความด้วย ดังที่ผู้เชี่ยวชาญจากอุตสาหกรรมการบินและอวกาศบอกเราว่า มีการจัดสรรเงิน 1 พันล้านดอลลาร์สำหรับโครงการรัสเซียเพื่อสกัดแสง ไอโซโทปฮีเลียมบนดวงจันทร์! เงินจำนวนนี้น่าจะมาจากอเมริกา

แม้จะมีความซับซ้อนของการรวมกัน แต่การจบลงก็ค่อนข้างประสบความสำเร็จ เพื่อให้บรรลุการจัดสรรเงิน 104 พันล้านดอลลาร์สำหรับโครงการที่เพิ่งประกาศเมื่อเร็ว ๆ นี้เพื่อสร้างฐานดวงจันทร์ องค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติของสหรัฐอเมริกาต้องแสดงให้เห็นว่า "คู่แข่งทางยุทธศาสตร์" ก็ไม่หลับเช่นกัน นั่นคือ "รัสเซีย" พันล้านนั้นเป็นต้นทุนค่าใช้จ่ายสำหรับ NASA... ดังนั้นความสนใจในการผลิตฮีเลียม-3 ในรัสเซียที่เพิ่มขึ้นจึงอธิบายไม่ได้ด้วยแรงจูงใจที่มีเหตุผล

หากเป็นกรณีนี้จริงๆ เราทุกคนจะต้องมั่นใจอีกครั้งถึงความถูกต้องของสูตรที่ตีพิมพ์เมื่อ 10 ปีที่แล้วในวารสาร Physics Today นี่แหละ: “นักวิทยาศาสตร์ไม่ใช่ผู้แสวงหาความจริงโดยไม่สนใจ แต่เป็นผู้มีส่วนร่วมในการแข่งขันอันดุเดือดเพื่อชิงอิทธิพลทางวิทยาศาสตร์ ซึ่งเป็นผู้ชนะซึ่งทำลายธนาคาร”

สมมติฐาน ข้อเท็จจริง เหตุผล

Lunar Helium-3 เป็นเชื้อเพลิงแสนสาหัสแห่งอนาคต

ความคิดเห็นจากผู้เขียนไซต์: ด้วยการเปิดใช้งานโครงการอวกาศ American Lunar เราได้ยินมากขึ้นว่านอกเหนือจากการมีน้ำแล้ว ดวงจันทร์ยังมีไอโซโทปฮีเลียม-3 สำรองจำนวนมากซึ่งเป็นเชื้อเพลิงสำหรับพลังงานนิวเคลียร์แห่งอนาคต เป็นเช่นนั้นหรือไม่ โอกาสใดที่สัญญาไว้สำหรับมนุษยชาติ เราจำเป็นต้องสำรวจดวงจันทร์เลยหรือไม่ และจะทำสิ่งนี้ได้อย่างไร - นี่เป็นเพียงรายการคำถามเล็ก ๆ คำตอบที่คุณจะได้เรียนรู้ในบทความนี้ซึ่งก็คือ บทที่ “ฮีเลียม-3” จากหนังสือของนักวิชาการของ Russian Academy of Sciences Eric Mikhailovich Galimov "แผนและการคำนวณผิด: การวิจัยอวกาศขั้นพื้นฐานในรัสเซียในช่วงยี่สิบปีที่ผ่านมา ยี่สิบปีของความพยายามที่ไร้ผล"

ข้อเท็จจริงที่ว่าดวงจันทร์อุดมด้วยฮีเลียม-3 เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วนับตั้งแต่มีการนำวัตถุบนดวงจันทร์มายังโลกเป็นครั้งแรก ในตัวอย่างดินบนดวงจันทร์ที่นักบินอวกาศชาวอเมริกันนำมาระหว่างการสำรวจอพอลโลและส่งมอบโดยยานอวกาศ Luna อัตโนมัติของโซเวียตความเข้มข้นสัมพัทธ์ของไอโซโทปฮีเลียม 3 He (อัตราส่วน 3 He / 4 He) กลายเป็นว่าสูงกว่าฮีเลียมบนบกเป็นพันเท่า . นี่เป็นผลมาจากการฉายรังสีบรรยากาศที่ไม่มีการป้องกันของพื้นผิวดวงจันทร์โดยการแผ่รังสีจากร่างกายจากดวงอาทิตย์ ในช่วงเวลาหลายพันล้านปี อะตอมของธาตุที่ปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์ถูกนำเข้าสู่ชั้นฝุ่นบนพื้นผิว (รีโกลิธ) ของดวงจันทร์ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นไฮโดรเจนและฮีเลียมทั้งหมดในอัตราส่วนไอโซโทปที่มีอยู่ในดวงอาทิตย์ ข้อเท็จจริงอีกประการหนึ่ง - ว่า 3 เขาเป็นเชื้อเพลิงแสนสาหัสที่มีประสิทธิภาพ - เป็นที่รู้จักของนักฟิสิกส์แม้กระทั่งก่อนหน้านี้ อย่างไรก็ตาม ข้อเท็จจริงเหล่านี้ไม่ได้สรุปในทางปฏิบัติในช่วงหลายปีที่ผ่านมา พลังงานของโลกได้มาจากการพัฒนาการผลิตน้ำมันและก๊าซอย่างรวดเร็ว พลังงานนิวเคลียร์ขึ้นอยู่กับวัตถุดิบยูเรเนียมที่มีอยู่ ปฏิกิริยาฟิวชั่นแสนสาหัสที่ควบคุมไม่ได้เกิดขึ้นได้แม้จะมีปฏิกิริยาง่ายกว่าของดิวทีเรียมกับไอโซโทปก็ตาม บนโลกนี้ ฮีเลียม-3 หายไปในปริมาณทางอุตสาหกรรม

ในช่วงปลายยุค 80 - ต้นยุค 90 มีสิ่งพิมพ์เกี่ยวกับการใช้ดวงจันทร์เป็นแหล่งพลังงานสำหรับโลกที่เป็นไปได้ ตัวอย่างเช่น มีการเสนอโครงการเพื่อส่งพลังงานแสงอาทิตย์ที่รวบรวมบนพื้นผิวดวงจันทร์มายังโลกในรูปแบบของลำแสงความถี่สูงแบบโฟกัส แนวคิดในการขุดและส่งมอบฮีเลียมฮีเลียม -3 บนดวงจันทร์ก็แสดงออกมาเช่นกัน ผู้ที่กระตือรือร้นในแนวคิดนี้โดยเฉพาะคือแฮโรลด์ ชมิดต์ นักบินอวกาศชาวอเมริกันผู้มาเยือนดวงจันทร์ เขาเขียนหนังสือจริงจังเกี่ยวกับความเป็นไปได้ในการใช้ฮีเลียม-3

ในการเรียกร้องให้กลับไปสู่การสำรวจดวงจันทร์ ข้าพเจ้า นอกเหนือจากภารกิจการวิจัยเฉพาะและเร่งด่วนแล้ว โครงสร้างภายในดวงจันทร์ซึ่งถูกกล่าวถึงอย่างต่อเนื่องว่าเป็นงานที่ต้องคำนึงถึงในฐานะโอกาสอันห่างไกลคือการพัฒนาทรัพยากรฮีเลียม -3 บนดวงจันทร์

ฉันคิดว่าวันนี้เราไม่สามารถคาดการณ์ได้แน่ชัดว่าการสำรวจดวงจันทร์จะให้อะไรแก่เรา ดังนั้นเราจึงดำเนินการนี้อย่างลังเล ขี้อาย และด้วยความล่าช้า ฉันต้องเขียนมากกว่าหนึ่งครั้งว่าการศึกษาดวงจันทร์มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อธรณีวิทยาขั้นพื้นฐาน การสร้างประวัติศาสตร์ยุคแรกเริ่มของโลกขึ้นใหม่ การเกิดขึ้นของชั้นบรรยากาศ มหาสมุทร และชีวิต เป็นไปไม่ได้หากไม่ได้ศึกษาดวงจันทร์ หากเพียงเพราะร่องรอยของประวัติศาสตร์โลกในช่วง 500-600 ล้านปีแรกได้ถูกลบออกไปจนหมดในบันทึกทางธรณีวิทยา แต่ยังคงถูกเก็บรักษาไว้บนดวงจันทร์ และเนื่องจากดวงจันทร์และโลกเป็นตัวแทนของระบบที่เป็นหนึ่งเดียวทางพันธุกรรม

เวลาผ่านไปน้อยมากตามมาตรฐานของชีวิต อารยธรรมของมนุษย์เหมือนฟอสซิล ทรัพยากรธรรมชาติจะหมดแรง หนึ่งในตัวเลือกที่เป็นไปได้ในการเปลี่ยนน้ำมันและก๊าซ ได้แก่ พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานลม หรือไฮโดรเจน ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา คุณจะได้ยินมากขึ้นเกี่ยวกับความรอดใหม่สำหรับโลกที่เรียกว่า ฮีเลียม-3- เพิ่งค้นพบเมื่อไม่นานมานี้ว่าสารนี้สามารถใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับโรงไฟฟ้าได้

ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับสาร: คุณสมบัติ

ในปี 1934 Mark Oliphant นักฟิสิกส์ชาวออสเตรเลีย ขณะทำงานที่ห้องทดลอง Cavendish แห่งมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ในอังกฤษ ได้ค้นพบสิ่งที่น่าทึ่ง ในระหว่างการสาธิตนิวเคลียร์ฟิวชันครั้งแรกโดยการยิงเป้าหมายดิวเทอรอน เขาได้ตั้งสมมติฐานว่ามีไอโซโทปใหม่ขององค์ประกอบทางเคมีหมายเลข 2 ปัจจุบันนี้เรียกว่าฮีเลียม-3

มันมีดังต่อไปนี้ คุณสมบัติ:

• ประกอบด้วยโปรตอนสองตัว นิวตรอนหนึ่งตัว และอิเล็กตรอนสองตัว
• ในบรรดาองค์ประกอบที่รู้จักทั้งหมด มันเป็นองค์ประกอบเดียวเท่านั้น ไอโซโทปเสถียรซึ่งมีโปรตอนมากกว่านิวตรอน
• เดือดที่อุณหภูมิ 3.19 เคลวิน (-269.96 องศาเซลเซียส) ในระหว่างการเดือด สารจะสูญเสียความหนาแน่นครึ่งหนึ่ง
• โมเมนตัมเชิงมุมคือ 1/2 ทำให้เป็นเฟอร์มิออน
• ความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอคือ 0.026 KJ/mol;

ห้าปีหลังจากการค้นพบ Mark Oliphant โครงสร้างทางทฤษฎีของเขาได้รับการยืนยันการทดลอง และหลังจากผ่านไป 9 ปี นักวิทยาศาสตร์ก็สามารถหาสารประกอบได้ วี รูปแบบของเหลว - ปรากฎว่าในสถานะการรวมตัวเช่นนี้ ฮีเลียม-3 มีคุณสมบัติเป็นของเหลวยิ่งยวด

กล่าวอีกนัยหนึ่ง ที่อุณหภูมิใกล้กับศูนย์สัมบูรณ์ มันสามารถทะลุผ่านเส้นเลือดฝอยและรอยแตกแคบๆ ได้ โดยแทบไม่มีความต้านทานจากแรงเสียดทานเลย

การขุดฮีเลียม-3 บนดวงจันทร์

เป็นเวลาหลายพันล้านปีที่ลมสุริยะสะสมฮีเลียม-3 จำนวนมหาศาลลงในชั้นผิวของรีโกลิธ ตามการประมาณการปริมาณของมันบนดาวเทียมของโลกสามารถเข้าถึง 10 ล้านตัน

มหาอำนาจอวกาศหลายแห่งมีโปรแกรมสำหรับสกัดสารนี้เพื่อจุดประสงค์ในการหลอมนิวเคลียร์แสนสาหัสในภายหลัง:

• ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2549 บริษัท Energia ของรัสเซียได้ประกาศแผนการที่จะเริ่มงานทางธรณีวิทยาบนดวงจันทร์ภายในปี พ.ศ. 2563 วันนี้อนาคตของโครงการอยู่ในบริเวณขอบรกเนื่องจากสถานการณ์ทางเศรษฐกิจที่ยากลำบากของประเทศ
• ในปี พ.ศ. 2551 องค์การวิจัยอวกาศแห่งอินเดียได้ส่งยานสำรวจไปยังพื้นผิวดาวเทียมของโลก ซึ่งเป้าหมายประการหนึ่งระบุว่าเป็นการศึกษาแร่ธาตุที่มีฮีเลียม
• จีนก็มีแผนการฝากวัตถุดิบอันมีค่าเช่นกัน ตามแผน มีการวางแผนที่จะส่งกระสวยอวกาศสามลำไปยังดาวเทียมทุกปี พลังงานที่ผลิตได้จากเชื้อเพลิงนี้จะครอบคลุมมากกว่าความต้องการของมนุษยชาติทั้งหมด

สำหรับตอนนี้มันยังคงเป็นความฝันที่เห็นได้เฉพาะในภาพยนตร์นิยายวิทยาศาสตร์เท่านั้น หนึ่งในนั้นคือ “Moon” (2009) และ “Iron Sky” (2012)

ในวิดีโอนี้ นักฟิสิกส์ บอริส โรมานอฟ จะบอกคุณว่าสสารฮีเลียม-3 ที่พบในดวงจันทร์ในรูปแบบใด และเป็นไปได้หรือไม่ที่จะนำเข้าจากที่นั่น:

ข้อมูลธรณีเคมี

ไอโซโทปยังปรากฏอยู่บนดาวเคราะห์โลกเช่นกัน แม้ว่าจะมีปริมาณน้อยกว่า:

• นี่คือองค์ประกอบหลักของเนื้อโลกซึ่งถูกสังเคราะห์ขึ้นระหว่างการก่อตัวของดาวเคราะห์ ตามการประมาณการต่างๆ มวลรวมของมันในส่วนนี้ของโลกอยู่ที่ 0.1 ถึง 1 ล้านตัน
• มันขึ้นมาบนผิวน้ำอันเป็นผลจากการระเบิดของภูเขาไฟ ดังนั้นเนินเขาของหมู่เกาะฮาวายจึงปล่อยสารนี้ออกมาประมาณ 300 กรัมต่อปี สันเขากลางมหาสมุทร - ประมาณ 3 กิโลกรัม
• ในที่ที่มีผู้หนึ่งชน แผ่นธรณีภาคส่วนอีกแห่งหนึ่งอาจมีไอโซโทปฮีเลียมหลายแสนตัน ดึงความมั่งคั่งนี้ออกมา ในทางอุตสาหกรรมบน เวทีที่ทันสมัย การพัฒนาเทคโนโลยีดูเหมือนจะเป็นไปไม่ได้
• ธรรมชาติยังคงผลิตสารประกอบนี้มาจนถึงทุกวันนี้ ซึ่งเป็นผลมาจากการสลายตัวของธาตุกัมมันตภาพรังสีในเปลือกโลกและเนื้อโลก
• สามารถพบได้ในปริมาณที่ค่อนข้างน้อย (มากถึง 0.5%) ในแหล่งก๊าซธรรมชาติบางแห่ง ตามที่ผู้เชี่ยวชาญระบุไว้ ทุก ๆ ปีในระหว่างการขนส่งก๊าซธรรมชาติ ฮีเลียม-3 26 ลบ.ม. จะถูกแยกออกจากกัน
• มีอยู่ในชั้นบรรยากาศของโลกด้วย เศษส่วนจำเพาะของมันคือประมาณ 7.2 ส่วนต่อล้านล้านอะตอมของก๊าซในชั้นบรรยากาศอื่นๆ จากการคำนวณล่าสุดมวลรวมของบรรยากาศ 3 2 มีถึงอย่างน้อย 37,000 ตัน

การใช้สารสมัยใหม่

ใช้งานมาเกือบทั้งหมด. เศรษฐกิจของประเทศไอโซโทปนี้เกิดจากการสลายกัมมันตภาพรังสีของทริเทียม ซึ่งถูกโจมตีด้วยนิวตรอนลิเธียม-6 ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

เป็นเวลาหลายทศวรรษ ฮีเลียม-3 เป็นเพียงผลพลอยได้ในการผลิตหัวรบอาวุธปรมาณู- อย่างไรก็ตาม หลังจากการลงนามในสนธิสัญญา START I ในปี 1991 มหาอำนาจต่างๆ ได้ลดปริมาณการผลิตขีปนาวุธ ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้ผลิตภัณฑ์การผลิตเริ่มลดลงเช่นกัน

ปัจจุบัน การผลิตไอโซโทปกำลังเฟื่องฟูเมื่อมีการค้นพบการใช้งานใหม่ๆ:

1. เนื่องจากอัตราส่วนไจโรแมกเนติกค่อนข้างสูง อนุภาคของสารนี้จึงถูกนำมาใช้ในการตรวจเอกซเรย์ปอดทางการแพทย์ ผู้ป่วยสูดดมส่วนผสมของก๊าซที่มีอะตอมของฮีเลียมโพลาไรซ์โพลาไรซ์-3 จากนั้นภายใต้อิทธิพลของรังสีเลเซอร์อินฟราเรด คอมพิวเตอร์จะวาดภาพทางกายวิภาคและการทำงานของอวัยวะต่างๆ
2. ใน ห้องปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์สารประกอบนี้ใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการแช่แข็ง โดยการระเหยออกจากพื้นผิวตู้เย็นทำให้ได้ค่าใกล้เคียงกับ 0.2 เคลวิน
3. ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา แนวคิดในการใช้สารดังกล่าวเป็นวัตถุดิบตั้งต้นสำหรับโรงไฟฟ้าได้รับความนิยม การติดตั้งดังกล่าวครั้งแรกถูกสร้างขึ้นในปี 2010 ในหุบเขาเทนเนสซี (สหรัฐอเมริกา)

ฮีเลียม-3 เป็นเชื้อเพลิง

แนวทางที่สองที่ปรับปรุงใหม่สำหรับการใช้พลังงานฟิวชันแบบควบคุมเกี่ยวข้องกับการใช้ 3 2 เขาและดิวทีเรียมเป็นวัตถุดิบ ผลลัพธ์ของปฏิกิริยาดังกล่าวจะเป็นฮีเลียม-4 ไอออนและโปรตอนพลังงานสูง

ตามทฤษฎีแล้วเทคโนโลยีนี้มีข้อดีดังต่อไปนี้:

1. ประสิทธิภาพสูงเนื่องจากใช้สนามไฟฟ้าสถิตเพื่อควบคุมการหลอมรวมของไอออน พลังงานจลน์ของโปรตอนจะถูกแปลงเป็นไฟฟ้าโดยตรงผ่านการแปลงโซลิดสเตต ไม่จำเป็นต้องสร้างกังหันที่ใช้ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เพื่อแปลงพลังงานของโปรตอนให้เป็นความร้อน
2. ต่ำกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับโรงไฟฟ้าประเภทอื่น ต้นทุนและต้นทุนการดำเนินงาน
3. ทั้งอากาศและน้ำไม่มีมลพิษ
4. ขนาดค่อนข้างเล็กเนื่องจากการใช้การติดตั้งขนาดกะทัดรัดที่ทันสมัย
5. ไม่มีเชื้อเพลิงกัมมันตภาพรังสี

อย่างไรก็ตาม นักวิจารณ์ตั้งข้อสังเกตถึง “ความหยาบคาย” ที่สำคัญของการตัดสินใจครั้งนี้ ที่ดีที่สุด การใช้เทอร์โมนิวเคลียร์ฟิวชั่นในเชิงพาณิชย์จะเริ่มไม่ช้ากว่าปี 2050.

ในบรรดาไอโซโทปทั้งหมดขององค์ประกอบทางเคมีที่มีเลขอะตอม 2 ฮีเลียม-3 มีความโดดเด่น คุณสมบัติต่อไปนี้สามารถอธิบายสั้น ๆ ได้ว่ามีความเสถียร (นั่นคือไม่ได้รับการเปลี่ยนแปลงอันเป็นผลมาจากการแผ่รังสี) มีคุณสมบัติ superfluid ในรูปของเหลวและมีมวลค่อนข้างเล็ก

วิดีโอเกี่ยวกับการก่อตัวของฮีเลียม-3 ในจักรวาล

ในวิดีโอนี้ นักฟิสิกส์ ดานีล โปตาปอฟ จะบอกคุณว่าฮีเลียม-3 ก่อตัวขึ้นในจักรวาลได้อย่างไร และฮีเลียม-3 มีบทบาทอย่างไรในการก่อตัวของจักรวาล: