中國科學家：“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來源：寧波市科技局閱讀量：108 評論

導讀：氦-3是太陽風的重要成分，月球由于常年受太陽風的輻照，儲存了大量氦-3。

　　近日，中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所、航天五院錢學森實驗室、中國科學院物理研究所和南京大學等聯(lián)合團隊，對嫦娥五號月壤顆粒中的氦原子進行了探測和研究。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，研究人員認為氦原子首先由太陽風注入鈦鐵礦晶格中，之后在晶格的溝道擴散效應下，氦會逐漸釋放出來。而表層玻璃具有原子無序堆積結(jié)構(gòu)，限制了氦原子的釋放，被捕獲并逐漸儲存起來，形成了氣泡。

　　氦-3作為氦的一種同位素，在能源、科學研究等領域具有重要應用價值。100噸氦-3核聚變產(chǎn)生的能量即可供應全球使用1年，且氦-3核聚變過程無中子二次輻射危險，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、量子計算、拓撲絕緣體等前沿研究領域的必需物質(zhì)。然而，地球上氦元素主要是氦-4，氦-3儲量只有0.5噸左右，遠遠無法滿足現(xiàn)有需求。

　　氦-3是太陽風的重要成分，月球由于常年受太陽風的輻照，儲存了大量氦-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)成為當前國際深空探測的必然趨勢和主要任務。以往研究認為氦-3溶解在月壤顆粒中，提取氦-3受擴散速率限制，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。

　　科研團隊最新研究表明，通過機械破碎方法有望在常溫下提取氣泡形式儲存的氦-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，以氣泡形式儲藏的氦-3總量或高達26萬噸，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的富集機理提供了新的見解，也為未來月球氦-3的原位開采利用奠定了理論基礎，對探尋月球資源的有效利用路徑具有重要意義。

　　原標題：中國科學家：“月壤玻璃”為捕獲和保存氦-3的關(guān)鍵物質(zhì)

上一篇：倉廩實，天下安儀器儀表“黑科技”助力智慧糧倉建設

下一篇：8500萬工作崗位將被機器替代？技術(shù)人才或成“香餑餑”

版權(quán)與免責聲明：1.凡本網(wǎng)注明“來源：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，應在授權(quán)范圍內(nèi)使用，并注明“來源：興旺寶裝備總站”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責任。 2.本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其它來源（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)贊同其觀點或和對其真實性負責，不承擔此類作品侵權(quán)行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網(wǎng)站或個人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來源，并自負版權(quán)等法律責任。 3.如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請在作品發(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。

我來評論

昵稱驗證碼匿名