中國(guó)科學(xué)家：“月壤玻璃”為捕獲和保存氦-3的關(guān)鍵物質(zhì)

2022-06-24 09:36:36來(lái)源：寧波市科技局閱讀量：113 評(píng)論

導(dǎo)讀：氦-3是太陽(yáng)風(fēng)的重要成分，月球由于常年受太陽(yáng)風(fēng)的輻照，儲(chǔ)存了大量氦-3。

　　近日，中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所、航天五院錢學(xué)森實(shí)驗(yàn)室、中國(guó)科學(xué)院物理研究所和南京大學(xué)等聯(lián)合團(tuán)隊(duì)，對(duì)嫦娥五號(hào)月壤顆粒中的氦原子進(jìn)行了探測(cè)和研究。發(fā)現(xiàn)月壤中鈦鐵礦顆粒表面都存在一層非晶玻璃。研究人員在玻璃層中觀測(cè)到了大量的氦氣泡，直徑大約為5～25nm，且大部分氣泡都位于玻璃層與晶體的界面附近。而在顆粒內(nèi)部晶體中，基本沒有氦氣泡。鑒于氦在鈦鐵礦中的高溶解度，研究人員認(rèn)為氦原子首先由太陽(yáng)風(fēng)注入鈦鐵礦晶格中，之后在晶格的溝道擴(kuò)散效應(yīng)下，氦會(huì)逐漸釋放出來(lái)。而表層玻璃具有原子無(wú)序堆積結(jié)構(gòu)，限制了氦原子的釋放，被捕獲并逐漸儲(chǔ)存起來(lái)，形成了氣泡。

　　氦-3作為氦的一種同位素，在能源、科學(xué)研究等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值。100噸氦-3核聚變產(chǎn)生的能量即可供應(yīng)全球使用1年，且氦-3核聚變過(guò)程無(wú)中子二次輻射危險(xiǎn)，更加清潔和可控。另外，氦-3是獲得極低溫環(huán)境的關(guān)鍵制冷劑，是超導(dǎo)、量子計(jì)算、拓?fù)浣^緣體等前沿研究領(lǐng)域的必需物質(zhì)。然而，地球上氦元素主要是氦-4，氦-3儲(chǔ)量只有0.5噸左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足現(xiàn)有需求。

　　氦-3是太陽(yáng)風(fēng)的重要成分，月球由于常年受太陽(yáng)風(fēng)的輻照，儲(chǔ)存了大量氦-3。但是為什么月球具有豐富的戰(zhàn)略資源氦-3？氦-3在月球上是以什么形式儲(chǔ)藏的？這些問題還沒有明確的答案。探索月球資源，特別是氦-3的含量、分布和開采，已經(jīng)成為當(dāng)前國(guó)際深空探測(cè)的必然趨勢(shì)和主要任務(wù)。以往研究認(rèn)為氦-3溶解在月壤顆粒中，提取氦-3受擴(kuò)散速率限制，需要700℃以上的高溫，不但耗能較高，而且速度慢，不利于在月球上原位開采。

　　科研團(tuán)隊(duì)最新研究表明，通過(guò)機(jī)械破碎方法有望在常溫下提取氣泡形式儲(chǔ)存的氦-3，不需要加熱至高溫。而且，鈦鐵礦具有弱磁性，可以通過(guò)磁篩選與其他月壤顆粒分開，便于在月球上原位開采。根據(jù)月球上鈦鐵礦總量估算，以氣泡形式儲(chǔ)藏的氦-3總量或高達(dá)26萬(wàn)噸，如果全部用于核聚變，可以滿足全球2600年的能源需求。這些結(jié)果不但為月球上氦-3的富集機(jī)理提供了新的見解，也為未來(lái)月球氦-3的原位開采利用奠定了理論基礎(chǔ)，對(duì)探尋月球資源的有效利用路徑具有重要意義。

　　原標(biāo)題：中國(guó)科學(xué)家：“月壤玻璃”為捕獲和保存氦-3的關(guān)鍵物質(zhì)

上一篇：倉(cāng)廩實(shí)，天下安儀器儀表“黑科技”助力智慧糧倉(cāng)建設(shè)

下一篇：8500萬(wàn)工作崗位將被機(jī)器替代？技術(shù)人才或成“香餑餑”

版權(quán)與免責(zé)聲明：1.凡本網(wǎng)注明“來(lái)源：興旺寶裝備總站”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-興旺寶合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的，應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用，并注明“來(lái)源：興旺寶裝備總站”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。 2.本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其它來(lái)源（非興旺寶裝備總站）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)或和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)，不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí)，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來(lái)源，并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。 3.如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。

我來(lái)評(píng)論

昵稱驗(yàn)證碼匿名