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相反,氘与氦三的核聚变,该反应没有中子和高能射线生成,不会有核辐射,氦3之所以被誉为未来最理想的清洁核能源,就是因为这个。
这种核聚变只会释放出质子,但质子是很容易被屏蔽的。
也就是说,如果能点火实现氘氦三的核聚变,虽然中心温度的要求是要高于10亿度以上的温度,但外壳反而能够实现,只要磁场将这个“太阳中心”
约束在真空壳体的中央,并稳定地核反应,整个核聚变的基础体系就形成了。
当然,所谓的“三乘积”
要素——离子温度、密度和能量约束时间,都要达标。
原时空的核聚变,在李思华和赵云腾穿越的时候,大致是在氘氚聚变这条路径上,实现了中心温度1.6亿度,1,056秒的连续高温等离子体运行,等离子体电流超过250万安培(2.5兆安培)等指标。
新时空的中国,本来也是按照这条技术路线在不断发展。
不过在2008年突破了点火技术之后,重点就调整了,因为新的点火技术,理论上可以实现氘氦三反应的10亿度以上,甚至高达20亿度的中心温度。
虽然也没有放弃氘氚聚变的继续研究,但显然氘氦三聚变反应,反而变得更加现实。
也正因为如此,2008年到2011年建成的月球月宫科学实验基地,其重要的任务之一,就是研究提取氦三。
太阳风为月球土壤带来了丰富的He-3,但在月壤中分布得很散,如果是使用月壤,那么大约150吨才能提取出1克He-3,这在地球上都未必经济,更别说在月球了。
但之所以当年觉得有可行性,正是科学家对月壤研究后,得到了一个突然的发现。
科学家们发现,月壤中钛铁矿颗粒表面,都存在一层非晶玻璃。
在玻璃层中,观测到了大量的氦气泡,直径大约为5~25nm,且大部分气泡,都位于玻璃层与晶体的界面附近。
反而在颗粒内部晶体中,基本没有氦气泡。
进一步的研究发现,通过机械破碎方法,有望在常温下,提取气泡形式储存的氦-3,不需要加热至高温。
而且,钛铁矿具有弱磁性,可以通过磁筛选与其他月壤颗粒分开,便于在月球上原位开采。
根据月球上钛铁矿总量估算,以气泡形式储藏的氦-3总量或高达26万吨,足以按照地球现在每年使用的能源规模,使用数千年。
当然,这实际上是不可能的,每年人类使用的能源都在增加嘛。
无论如何,这个发现解决了在月球提取He-3的三大问题:
第一是温度问题,本来如果要从普通月壤中提取氦-3,由于溶解在月壤颗粒中,提取氦-3受扩散速率限制,需要700℃以上的高温,不但耗能较高,而且速度慢,很难实现在月球上原位开采。
地球上搞个700℃不难,但在月球那个难度,堪比登天,而现在只要机械破碎,难度下降了百倍不止。
第二是范围问题,原来是所有月壤,现在只要钛铁矿,这使得前期原材料的范围大大缩小,时间和成本都变得可控了,尤其是寻找到月球的钛铁矿的“富矿”
地域,就像地球矿藏一样,具备了经济性的开采可能。
第三是分离问题,题钛铁矿玻璃层中,直接含有的是氦三气泡,意味着已经做过了“天然提纯”
,无需像是原来的设想——要通过逐次的制冷,将月壤中与氦三混合的氢元素和氦四等杂质排除出去。
这样成本的节省以及开采难度的下降,那可就大了去了。
打个比方,地球上黄金元素的总量,其实很高,一点都不稀缺,但问题就是分得太散了,以至于大多数的金元素,没有开采的经济价值,只有那些集中在一起形成富集的金矿,才有开采的价值——分布的面积很大,但有价值的只是集中的一些“点”
,氦三在月球也类似这样的情况。
于是,在月球开采氦三的流程,就有了现实的可行流程——发现钛铁富集地域—磁性分离获得钛铁颗粒—机械破碎钛铁颗粒——采集氦三气泡—制冷液化储存—集中运输回地球—工业化提纯—生产合格聚变原料。
月宫基地到2013年7月,已经建成一套实验性的氦三月球开采设备体系,这几个月一直在完善和试验,到今天终于按照开采流程,获得了液化的氦三原料。
实际上,在获得了钛铁矿颗粒玻璃层氦三气泡的科学突破后,提取氦三,就不再是最大的技术挑战了。
真正麻烦的,还是月宫这个有人科研基地的不断完善,改善生存、生活和生产条件。
月球是没有大气的,如果长期呆在月球,其实来自天空的危险不少,尤其是陨石和高能射线,所以如同在地球上一样,用建材来修筑人工建筑,至少在当前,并不是什么很好的选择。
所以类似当年陕北地域的窑洞式洞穴,是更好的选择,头顶厚厚的月壤,就是对来自天空射线威胁的最好防护,能够避免建筑在无防护的大气,和温度剧烈变化的环境下,过早的老化——日夜温差可能达到200度,这可不是开玩笑的,而且还可以节省大量从地球运去的建材。
但为了经济性,单单“节省”
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