http://www.henanjusheng.com 2008-08-19 09:57 來(lái)源:新浪科技
編者語(yǔ):雖然人類已經(jīng)對(duì)月球進(jìn)行了很多次探索,取得了大量的數(shù)據(jù),但要在月球上建立基地,實(shí)際開(kāi)發(fā)利用月球資源和環(huán)境,還有一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。
北京時(shí)間8月16日消息,據(jù)報(bào)道,由于世界石油價(jià)格的持續(xù)飛漲,越來(lái)越多的國(guó)家和組織開(kāi)始把目光轉(zhuǎn)向了月球,因?yàn)樵谠虑虻耐寥乐泻写罅康暮?3。而氦-3這種在地球上很難得到的物質(zhì)是清潔、安全和高效的核聚變發(fā)電燃料,可以提供無(wú)毒而且無(wú)放射性的能源,因此也被科學(xué)家們稱為“完美能源”。
當(dāng)前,核能利用主要是基于核裂變技術(shù)。一個(gè)較大的核子分裂為多個(gè)較小的核子,同時(shí)釋放出巨大能量。其實(shí),還有另外一種核能利用技術(shù),即聚變。聚變過(guò)程同樣會(huì)釋放巨大能量。到目前為止,正式投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)的核子聚變反應(yīng)堆還沒(méi)有出現(xiàn)。但是,一個(gè)國(guó)際核聚變研究項(xiàng)目已經(jīng)在法國(guó)卡達(dá)拉舍開(kāi)始實(shí)施,即“國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆”(ITER)。在ITER原形中,核反應(yīng)其實(shí)就是氫的兩種同位素氘和氚的聚變反應(yīng)。氘和氚聚變反應(yīng)堆存在許多問(wèn)題。首先,氚輻射強(qiáng),危害大;其次,氚是核武器的重要成分之一,必須要謹(jǐn)慎使用;第三,氘和氚聚變反應(yīng)堆可能會(huì)放射出大量的高能中子,造成反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)性破壞。
因此,杰拉德-庫(kù)爾辛斯基和其他科學(xué)家都強(qiáng)烈建議,人類應(yīng)使用非放射性物質(zhì)氦-3替換氚。使用氦-3的最大好處就是可以最大限度地減少高能中子的數(shù)量,同時(shí)盡量減小核輻射強(qiáng)度,簡(jiǎn)化工程復(fù)雜度。既然氦-3具有如此的優(yōu)越性,為何沒(méi)有引起科學(xué)家們的重視呢?原因在于,地球上的氦-3非常罕見(jiàn)。僅有的一小部分,也是從核武器中提取出來(lái)的副產(chǎn)品。本來(lái),太陽(yáng)光中含有大量的氦-3。但是,地球磁場(chǎng)卻將這些氦-3粒子拒之門外。月球上卻不會(huì)出現(xiàn)如此現(xiàn)象。據(jù)估算,在45億年的時(shí)間里,月球總共從太陽(yáng)光中吸收了一百萬(wàn)噸到五百萬(wàn)噸的氦-3物質(zhì)。月球巖石中,氦-3物質(zhì)的比例大約為十億分之十到二十。這一數(shù)據(jù)表明,提取一噸氦-3物質(zhì)需要數(shù)億噸的月球土壤或巖石。但在發(fā)電量相同的情況下,使用月球能源氦-3的花費(fèi)只是目前核電站發(fā)電成本的10%,
氦-3的提取是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程。人們首先需要將月球土壤加熱到700攝氏度以上,才可以從中提取到氦-3。庫(kù)爾辛斯基計(jì)劃利用月球車從月球表面采集土壤,同時(shí)聚焦太陽(yáng)光能進(jìn)行加熱提取。當(dāng)然,整個(gè)過(guò)程需要付出高昂的代價(jià)。由于100噸的核燃料氦-3就可以滿足地球上1整年的能源需求,所以即使月球蘊(yùn)藏氦-3約為100萬(wàn)噸,就可滿足全球數(shù)千年的電力需要。俄羅斯科學(xué)家認(rèn)為,每燃燒1千克氦—3便可產(chǎn)生19兆瓦的能量,足夠莫斯科市照明用6年多。美國(guó)航天專家指出,用航天飛機(jī)往返運(yùn)輸,一次可以運(yùn)回20噸液化氦-3,足以供應(yīng)美國(guó)一年的電力所需。開(kāi)發(fā)、運(yùn)送月球上的能源還有很多難題需要解決。比如,要實(shí)現(xiàn)月球和地球之間的人、貨運(yùn)輸,首先要有足夠大推力的運(yùn)載火箭。另外,要在沒(méi)有大氣包裹的月球表面著陸,主要只能靠反推火箭來(lái)緩沖,如何保障安全是一個(gè)大難題。
氦-3提取成功后如何利用呢?這同樣是一個(gè)技術(shù)難題。氦-3的燃燒比氫同位素燃燒需要更高的初始能量。這也是ITER為什么沒(méi)有采用氦-3作為燃料的原因。但是,庫(kù)爾辛斯基準(zhǔn)備采用另一完全不同的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)聚變反應(yīng),即所謂的“慣性靜電限制”(IEC)技術(shù)。IEC技術(shù)是利用電場(chǎng)將高速運(yùn)動(dòng)的核子相互聚合在一起,可以有效限制核子外泄。庫(kù)爾辛斯基的核子聚變反應(yīng)僅僅局限于實(shí)驗(yàn)室原型。至少到目前之止,采用IEC技術(shù)的核子聚變反應(yīng)堆,投入的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于產(chǎn)生的能量,實(shí)際效益并不高。因此,許多研究者認(rèn)為,氦-3并不合適作為核子聚變反應(yīng)的首選燃料。
但是,氦-3有可能成為下一世紀(jì)地球的重要能量來(lái)源之一。
但科學(xué)家們同時(shí)也表示,雖然人類已經(jīng)對(duì)月球進(jìn)行了很多次探索,取得了大量的數(shù)據(jù),但要在月球上建立基地,實(shí)際開(kāi)發(fā)利用月球資源和環(huán)境,還有一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。各國(guó)科學(xué)家正圍繞月球上氦-3的儲(chǔ)量、采掘、提純、運(yùn)輸及月球環(huán)境保護(hù)等問(wèn)題悄然開(kāi)展相關(guān)研究,但認(rèn)為數(shù)之內(nèi)難以取得突破性進(jìn)展。