Kas yra helis 3. Helis-trys yra ateities energija. Taigi, kodėl termobranduolinė energija? Nes tai

AT paskutiniais laikais, ypač po to, kai Jungtinės Valstijos paspartino savo darbo tempą mėnulio programa, helio-3, kaip ateities branduolinės energijos pagrindo, tema tapo vis labiau perdėta. Apie šį elementą netgi kuriami fantastiniai filmai. Kas yra helis-3, kur jo gauti ir kokią naudą jis žada žmonijai!

REAKTORIAUS BE SPINDULIAVIMO

Helis-3 (³He) yra vienas iš helio izotopų, kurio branduolyje yra vienas neutronas, o ne du. Žemėje helio-3 atsargos sudaro 0,000137%. viso elementų ir vertinama 35 tūkst. tonų. Beveik visas turimas helis-3 buvo išsaugotas nuo pat mūsų planetos susiformavimo.

Susidomėjimas šiuo helio izotopu sustiprėjo paaiškėjus, kad žmonija labai arti rimtos energetinės krizės. Angliavandenilių atsargos baigiasi, o po kelių dešimtmečių jas visiškai išeikvosime. Alternatyvūs energijos šaltiniai, tokie kaip vėjas, saulė, potvyniai, geoterminė veikla, negali patenkinti visų žmonijos poreikių. Dar yra anglies atsargų, kurių užteks apie 200-300 metų. Tačiau didėjant anglies daliai šiuolaikinėje energetikoje, šis laikotarpis gali gerokai sutrumpėti. Be to, anglies deginimo ir kasybos procesai daro didelę įtaką planetos ekosistemai.

Taigi vienintelis energijos šaltinis, kurio užteks ilgam, yra urano branduolių dalijimosi energija. Jau šiandien branduolinė energija sudaro beveik 7% pasaulio energijos balanso. Ir kiekvienais metais jos dalyvavimo dalis didėja. Tačiau tuo pačiu metu vis rimtesnis tampa pagrindinės visų atominių elektrinių problemos – radioaktyviųjų atliekų laidojimo ir saugojimo, kurio kasmet daugėja, klausimas. Ir čia idealus sprendimas būtų naudoti kurą, pagrįstą termobranduolinės sintezės reakcijomis su heliu-3.

Esmė ta, kad branduolinės reakcijos, kuriose dalyvauja helis-3, skirtingai nei kitos branduolinės reakcijos, išskiria ne neutronus, o protonus. Neutronai yra itin aktyvios dalelės, gebančios giliai prasiskverbti į branduolinio reaktoriaus struktūrines medžiagas, suardydami jų struktūrą ir paversdamos jas radioaktyviomis. Tai lemia tai, kad atskiros dalys ir mazgai turi būti keičiami kas kelerius metus, kad reaktorius galėtų normaliai veikti. Be to, iškyla branduolinių atliekų šalinimo ir laidojimo problema.

Protonai, skirtingai nei neutronai, nesukelia radioaktyvumo ir negali prasiskverbti į struktūras. Protonų srautas iš tikrųjų yra vandenilio srautas. O medžiagos, iš kurių gaminami helio-3 reaktoriaus komponentai, gali tarnauti dešimtmečius. Apskritai reakcija, kurioje dalyvauja ³He, yra 50 kartų mažiau radioaktyvi nei įprasta deuterio sąveikos su tričiu reakcija (D + T).

Taigi pagrindinis helio-3 pranašumas yra ne tiek jo energetinė vertė, kiek beveik visiškas aplinkos saugumas.

MĖNULIO INDĖLIAI

Kur galima reikiamu mastu išgauti helio-3? Žemėje šio izotopo yra tokie nežymūs kiekiai, kad apie jo pramoninę gavybą negali būti nė kalbos. Atsakymas į šį klausimą žinomas jau seniai – mėnulyje.

Tai, kad Mėnulis turi milžiniškas helio-3 atsargas, tapo žinoma, kai Apollo programos metu sovietų automatinės Luna transporto priemonės ir amerikiečių astronautai į Žemę atvežė pirmuosius Mėnulio dirvožemio pavyzdžius.

Santykinė izotopo koncentracija mėnulio dirvožemyje pasirodė 1000 kartų didesnė nei žemės viduje. Šio reiškinio priežastis yra reguliarus Mėnulio paviršiaus apšvitinimas Saulės korpuskuline spinduliuote. Faktas yra tas, kad neturėdamas stiprios apsaugos magnetinis laukas, paviršinis dulkėtas Mėnulio sluoksnis (regolitas) reguliariai gauna didžiulę radiacijos dozę. Šio proceso metu į jį įvedama daug elementų, pirmiausia vandenilio ir helio izotopų.

Preliminariais skaičiavimais, bendros helio-3 atsargos Mėnulyje siekia apie milijoną tonų. Tokio izotopo kiekio žmonijai pakaktų tūkstančiui metų. Jo energetinis efektyvumas yra toks, kad 1 tona helio-3 gali pakeisti 20 milijonų tonų naftos, o tai leis per metus pagaminti 10 GW atominių elektrinių galią. Vienoje tonoje mėnulio dirvožemio yra 10 mg helio-3, o tai atitinka 1 m³ naftos energijos išsiskyrimą. Galima sakyti, kad Mėnulio paviršius yra ištisinis naftos vandenynas. Žmonijai kasmet reikia 200 tonų He, Rusijos energetikos pramonės poreikis yra 20-30 tonų helio-3 per metus.

Tačiau, kad ir kokios didelės būtų bendros ³He atsargos, izotopų kiekis mėnulio dirvožemyje vis tiek yra labai mažas (apie 10 mg tonoje uolienų). Taigi, norint patenkinti žmonijos poreikius, per metus būtina atidaryti 20 milijardų tonų regolito. Atsižvelgiant į vidutinį 3 m regolito sluoksnio storį, bendras kasybos plotas bus 30 100 km.

Šiandien, kai net kelių šimtų kilogramų krovinių gabenimas į Mėnulį laikomas dideliu pasiekimu, milijardų tonų Mėnulio grunto perdirbimas suvokiamas kaip absoliučiai fantastiškas projektas. Todėl teisingas sprendimas būtų negabenti Mėnulio grunto į Žemę, o pačiame Mėnulyje suorganizuoti visą ciklą galutiniam helio-3 izotopui gauti – nuo uolienų kasybos iki jo sodrinimo.

GRIBIMO SUNKUMAI

Tačiau 20 milijardų tonų per didelė Mėnulio dirvožemio apkrova atrodo tik fantastiška veikla. Dabar Žemėje per metus išgaunama apie 5 milijardus tonų anglies. Žemės dirvožemio perpildymo tūris yra apie 50 milijardų tonų. Tai reiškia, kad dabartinis Žemės vidaus vystymosi tempas yra gana panašus į tai, ko galime tikėtis mėnulyje. Tuo pačiu metu Mėnulyje nekils problemų, susijusių su šalinimo padariniais aplinkai, todėl bendras Mėnulio dirvožemio kasybos efektyvumas gali būti kelis kartus didesnis nei Žemėje. Nepamirškite, kad gravitacijos jėga Mėnulyje yra šešis kartus mažesnė nei Žemėje. Tai savo ruožtu žymiai padidins dirvožemio vystymosi greitį.

Kalbant apie techninę klausimo pusę, Žemės mokslas ir technologijos yra pakankamai išvystyti, kad būtų galima pradėti organizuoti dalies kasybos ir perdirbimo bei gavybos pramonės perkėlimo į Mėnulį procesą. Žinoma, šis procesas užtruks ne vieną dešimtį metų, tad kuo anksčiau jį pradėsime, tuo greičiau sulauksime norimo rezultato.

Turime pradėti dabar paruošiamasis etapas, kuriame atliekami geologiniai tyrinėjimai ir bandymai, kurie turėtų būti atliekami pagal bendruosius tiriamasis darbas Mėnulyje. Vienas iš pirmųjų turėtų būti darbas su tyrimu vidinė struktūra„Luna-Globe“ programoje numatyti mėnuliai. Įgyvendinant šią programą planuojama gauti duomenų apie cheminė struktūra apatinę Mėnulio mantiją, taip pat nustatyti Mėnulio šerdies dydį.

Kitas darbo etapas bus svaro pristatymas iš Mėnulio į Žemę. Pagrindinis dėmesys čia turėtų būti skiriamas nepilotuojamoms transporto priemonėms, kurios surinks mėnulio dirvožemio pavyzdžius ir pristatys juos į tūpimo modulius. Be to, Mėnulio roveriams galėtų būti pavesta sukurti ilgalaikį seisminių jutiklių tinklą, kurio impulsai suteiks išsamų vaizdą apie tai, kas vyksta Mėnulio žarnyne. Tuo pačiu metu Mėnulio paviršiuje reikės nustatyti helio-3 kiekį.

HELIO-3 REAKTORIAUS

Ir galiausiai lieka paskutinis klausimas – termobranduolinio reaktoriaus, kuriame naudojamas kuras, kurio pagrindas yra helis-3, sukūrimas. Šiandien toks reaktorius egzistuoja tik teoriškai. Nors valdomos termobranduolinės sintezės darbas jau pereina į praktiką. Prancūzijoje įsibėgėja eksperimentinio termobranduolinio reaktoriaus ITER, kuriame bus naudojama deuterio ir tričio sintezės reakcija, statyba. Statybos kaina iš pradžių buvo įvertinta 5 milijardais eurų, o pirmąjį reaktoriaus etapą planuota paleisti iki 2016 m. Tačiau vėliau išlaidos padvigubėjo, o pradžios data buvo perkelta į 2020 m. ITER bus 60 metrų aukščio ir apie 23 000 tonų sveriantis statinys. Jį kuriant ypatingas dėmesys buvo skiriamas radiacinės saugos problemai. Tačiau ITER tipo reaktorius netinka darbui su heliu-3. Faktas yra tas, kad tokiai reakcijai reikės sukurti temperatūrą, kuri būtų tris kartus aukštesnė nei temperatūra ITER šerdyje.

Atsižvelgiant į tai, kad nuo branduolinių reakcijų atradimo ir iki ITER tipo termobranduolinio reaktoriaus sukūrimo žmonija gyvuoja jau 50 metų, galima daryti prielaidą, kad helio-3 reaktoriaus sukūrimas užtruks apie 20 metų. 30 metų.

Sudėtis ir struktūra

Fizinės savybės

Naudojimas

Neutronų skaitikliai

Dujų skaitikliai, užpildyti heliu-3, naudojami neutronų aptikimui. Tai yra labiausiai paplitęs neutronų srauto matavimo metodas. Jie reaguoja

n+ 3 He → 3 H + 1 H + 0,764 MeV.

Įkrautus reakcijos produktus - tritoną ir protoną - registruoja dujų skaitiklis, veikiantis proporcinio skaitiklio arba Geigerio-Muller skaitiklio režimu.

Itin žemos temperatūros gavimas

Tirpinant skystą helią-3 heliu-4, pasiekiama milikelvino temperatūra.

Vaistas

Poliarizuotas helis-3 (jis gali būti laikomas ilgą laiką) neseniai buvo naudojamas magnetinio rezonanso tomografijoje plaučiams vaizduoti naudojant branduolinį magnetinį rezonansą.

Kaina

Vidutinė helio-3 kaina 2009 m. buvo 930 USD už litrą.

Helis-3 kaip branduolinis kuras

Reakcija 3 He + D → 4 He + p turi daug pranašumų, palyginti su labiausiai pasiekiama deuterio ir tričio reakcija T + D → 4 He + n antžeminėmis sąlygomis. Šie privalumai:

Helio-deuterio reakcijos trūkumai yra žymiai aukštesnė temperatūros riba. Kad jis galėtų prasidėti, turi būti pasiekta maždaug milijardo laipsnių temperatūra.

Šiuo metu helis-3 nėra išgaunamas iš natūralių šaltinių, o sukuriamas dirbtinai, irstant tričiui. Pastarasis buvo pagamintas termobranduoliniams ginklams apšvitinant borą-10 ir litį-6 branduoliniuose reaktoriuose.

Helio-3 gavybos planai Mėnulyje

Helis-3 yra Saulėje vykstančių reakcijų šalutinis produktas. Žemėje jo išgaunama labai mažais kiekiais, skaičiuojant keliasdešimt gramų per metus.

Nestabilus (mažiau nei dieną): 5 He: Helis-5, 6 He: Helis-6, 7 He: Helis-7, 8 He: Helis-8, 9 He: Helis-9, 10 He: Helis-10

Wikimedia fondas. 2010 m.

Pažiūrėkite, kas yra „Helium-3“ kituose žodynuose:

- (lot. helis) Jis, VIII grupės cheminis elementas periodinė sistema, atominis skaičius 2, atominė masė 4.002602 – tai inertinės dujos; bespalvis ir bekvapis, tankis 0,178 g/l. Jį suskystinti sunkiau nei visas žinomas dujas (esant 268,93 ° C); ... ... Didysis enciklopedinis žodynas

- (graikų k., iš helyos sun). Elementarus kūnas, aptiktas saulės spektre ir esantis žemėje kai kuriuose retuose mineraluose; ore yra nedideliais kiekiais. Žodynas svetimžodžiaiįtraukta į rusų kalbą. Chudinovas A.N... Rusų kalbos svetimžodžių žodynas

- (simbolis He), dujinis nemetalinis elementas, TAURIOSIOS DUJOS, atrastas 1868 m. Pirmą kartą gautas iš mineralinio klevito (įvairaus uranito) 1895 m. Šiuo metu pagrindinis jo šaltinis yra gamtinės dujos. Taip pat yra... Mokslinis ir techninis enciklopedinis žodynas

Aš, vyras. , senas Eliy, I. Tėvas: Gelievich, Gelievna.Vediniai: Gelya (Gela); Elya.Kilmė:(Iš graik.helios sun.) Vardadienis: Liepos 27 Asmenvardžių žodynas. Helis Žr. Ellius. Dienos angelas. Nuoroda … Asmenvardžių žodynas

HELIS- chemija. elementas, simbolis He (lot. Helium), at. n. 2, val. m 4,002, reiškia inertines (kilniąsias) dujas; bespalvis ir bekvapis, tankis 0,178 kg/m3. Normaliomis sąlygomis vandenilis yra monoatominės dujos, kurių atomas susideda iš branduolio ir dviejų elektronų; susiformavo... Didžioji politechnikos enciklopedija

Tai užtruks nemažai laiko, pagal gyvenimo standartus žmonių civilizacija nes iškastiniai gamtos turtai bus išeikvoti. Tarp galimų kandidatų pakeisti naftą ir dujas yra saulės energija, vėjo energija arba vandenilis. AT pastaraisiais metais vis dažniau galite išgirsti apie naują planetos išganymą, vadinamą helis-3. Kad ši medžiaga gali būti naudojama kaip žaliava elektrinėms, pagalvota palyginti neseniai.

Bendrieji duomenys apie medžiagą: savybės

1934 m. australų fizikas Markas Oliphantas, dirbdamas Kembridžo universiteto Cavendish laboratorijoje Anglijoje, padarė nuostabų atradimą. Per pirmąjį branduolių sintezės demonstravimą, bombarduojant deuterono taikinį, jis iškėlė hipotezę apie naujo izotopo egzistavimą. cheminis elementas 2. Šiandien jis taip pat žinomas kaip helis-3.

Jis turi šiuos dalykus savybes:

Sudėtyje yra du protonai, vienas neutronas ir du elektronai;
Tarp visų žinomų elementų tai vienintelis stabilus izotopas, turintis daugiau protonų nei neutronų;
Verda esant 3,19 kelvino (-269,96 laipsnio Celsijaus). Verdant medžiaga praranda pusę savo tankio;
Kampinis momentas yra ½, todėl jis yra fermionas;
Latentinė garavimo šiluma yra 0,026 kJ/mol;

Praėjus penkeriems metams po Marko Oliphanto atradimo, jo teorinės konstrukcijos gavo eksperimentinį patvirtinimą. Ir po 9 metų mokslininkams pavyko gauti junginį in skysta forma . Kaip paaiškėjo, tokiuose agregacijos būsena helis-3 turi superskysčių savybių.

Kitaip tariant, esant artimai temperatūrai absoliutus nulis, jis gali prasiskverbti per kapiliarus ir siaurus plyšius, mažai atsparus trinčiai arba visai neatsparus.

Helio-3 gavyba Mėnulyje

Per milijardus metų saulės vėjas į paviršinį regolito sluoksnį nusodino didžiulį kiekį helio-3. Remiantis skaičiavimais, jo kiekis Žemės palydove gali siekti 10 mln.

Daugelis kosmoso galių turi programą, skirtą šios medžiagos išgavimui vėlesnio termobranduolinės sintezės tikslams:

2006 metų sausį Rusijos bendrovė „Energia“ paskelbė apie planus geologinius darbus Mėnulyje pradėti iki 2020 metų. Šiandien projekto ateitis yra nežinioje dėl sunkios šalies ekonominės padėties;
Indijos organizacija 2008 m kosmoso tyrimaiį žemės palydovo paviršių nusiuntė zondą, kurio vienas iš tikslų buvo helio turinčių mineralų tyrimas;
Kinija taip pat turi savo požiūrį į brangių žaliavų telkinius. Remiantis planais, kasmet į palydovą numatoma išsiųsti tris šaudyklas. Iš šio kuro pagaminta energija daugiau nei patenkins visos žmonijos poreikius.

Kol kas tai lieka svajone, kurią galima pamatyti tik mokslinės fantastikos filmuose. Tarp jų – „Mėnulis“ (2009 m.) ir „Geležinis dangus“ (2012 m.).

Šiame vaizdo įraše fizikas Borisas Romanovas papasakos, kokios formos helis-3 yra Mėnulyje ir ar galima jį iš ten importuoti:

Geocheminiai duomenys

Izotopas taip pat yra Žemės planetoje, nors ir mažesniais kiekiais:

Tai yra pagrindinis žemės mantijos komponentas, susintetintas planetos formavimosi metu. Jo bendra masė šioje planetos dalyje, įvairiais skaičiavimais, yra nuo 0,1 iki 1 milijono tonų;
Jis iškyla į paviršių dėl ugnikalnių veiklos. Taigi, Havajų salų kalvos per metus išskiria apie 300 gramų šios medžiagos. Vidurio vandenyno kalnagūbriai - apie 3 kilogramus;
Tose vietose, kur vienas litosferos plokštė kitoje gali būti šimtai tūkstančių tonų helio izotopų. Ištraukite šį turtą pramoniniu būdu ant dabartinis etapas technologijų plėtra neįmanoma;
Gamta šį junginį gamina iki šiol dėl irimo radioaktyvieji elementaižievėje ir mantijoje;
Kai kuriuose gamtinių dujų šaltiniuose jo galima rasti gana mažais kiekiais (iki 0,5%). Ekspertų teigimu, gamtinių dujų transportavimo procese kasmet atskiriama 26 m 3 helio-3;
Jo yra ir žemės atmosferoje. Jo specifinė dalis yra maždaug 7,2 dalys trilijonui kitų atmosferos dujų atomų. Naujausiais skaičiavimais, bendra atmosferos masė 3 2 jis siekia mažiausiai 37 tūkstančius tonų.

Šiuolaikinis medžiagos naudojimas

Beveik visas šalies ūkyje naudojamas izotopas gaunamas iš radioaktyvusis skilimas branduoliniame reaktoriuje ličio-6 neutronais bombarduotas tritis.

Jau dešimtmečius helis-3 buvo tik šalutinis produktas gaminant kovines galvutes atominiai ginklai . Tačiau 1991 m. pasirašius START-1 sutartį, supervalstybės sumažino raketų gamybą, todėl sumažėjo ir gamybos produktų.

Šiandien izotopų gamybos mastas auga, nes jis rado naujų panaudojimo būdų:

Dėl gana didelio giromagnetinio santykio šios medžiagos dalelės naudojamos medicininėje plaučių tomografijoje. Pacientas įkvepia dujų mišinys kuriuose yra hiperpoliarizuoto helio-3 atomų. Tada, veikiamas infraraudonųjų spindulių lazerio spinduliuotės, kompiuteris piešia organų anatominius ir funkcinius vaizdus;
Mokslinėse laboratorijose šis junginys naudojamas kriogeniniams tikslams. Išgarinant jį nuo šaldytuvo paviršiaus, galima pasiekti vertes, artimas 0,2 kelvino;
Pastaraisiais metais populiarėja idėja naudoti medžiagą kaip žaliavą elektrinėms. Pirmoji tokia instaliacija buvo pastatyta 2010 metais Tenesio slėnyje (JAV).

Helis-3 kaip kuras

Antrasis, peržiūrėtas kontroliuojamos termobranduolinės energijos naudojimo metodas apima 3 2 he ir deuterio naudojimą kaip žaliavas. Tokios reakcijos rezultatas bus helio-4 jonas ir didelės energijos protonai.

Teoriškai ši technologija turi šiuos privalumus:

Didelis efektyvumas, nes jonų sintezei valdyti naudojamas elektrostatinis laukas. Protonų kinetinė energija kietojo kūno konversijos būdu tiesiogiai paverčiama elektra. Nereikia statyti turbinų, kurios naudojamos atominėse elektrinėse protonų energijai paversti šiluma;
Mažesnės, lyginant su kitų tipų elektrinėmis, kapitalo ir eksploatacijos sąnaudos;
Neužterštas nei oras, nei vanduo;
Santykinai maži matmenys dėl šiuolaikinių kompaktiškų įrenginių naudojimo;
Radioaktyvaus kuro nėra.

Tačiau kritikai pastebi didelį tokio sprendimo „drėgnumą“. Pačiame geriausiu atveju komercinis sintezės naudojimas bus pradėtas tik 2050 m.

Tarp visų cheminio elemento, kurio serijos numeris 2, izotopų išsiskiria helis-3. Kas tai yra, galima trumpai apibūdinti šiomis savybėmis: jis yra stabilus (tai yra, nevyksta transformacijų dėl spinduliuotės), turi superskysčių savybių skystu pavidalu ir santykinai mažos masės.

Vaizdo įrašas apie helio-3 susidarymą visatoje

Šiame vaizdo įraše fizikas Daniilas Potapovas papasakos, kaip Visatoje susidarė helis-3, kokį vaidmenį jis vaidino formuojant Visatą:

Jame yra du protonai ir du neutronai.

Enciklopedinis „YouTube“.

1 / 5

✪ Helis – SUPER FLUIDAS IR ŠALČIAUSIAS ELEMENTAS!

✪ Superskystas helis. Štutgarto universitetas

✪ Termobranduolinės energijos perspektyvos (sako fizikas Antonas Tyulusovas)

✪ Operacija "Helium"

✪ Operacija "Helium". 3 serija

Subtitrai

Noriu jums rekomenduoti Andrejaus, turinčio laipsnį, kanalą, kuriame jis filmuoja vaizdo kursą organinė chemija 10 klasei jo kanale dabar yra daugiau nei 40 vaizdo įrašų 12 temų. Prenumeruokite Andrejaus kanalą, kad galėtumėte publikuoti ir žaisti už 100 taškų, todėl šiandien papasakosiu apie labiausiai paplitusias tauriąsias dujas numatomoje visatoje, kurios, be to, , taip pat gali įgyti unikalių superskysčių savybių esant itin žemoms temperatūroms susitinka su heliu Periodinė elementų lentelėšis elementas yra viršutiniame dešiniajame kampe, jį labai lengva rasti 2 numeriu, manau, kad šiandien žmonės su šiomis inertinėmis dujomis susipažįsta nuo vaikystės, nes dėl savo lengvumo oro atžvilgiu helis puikiai tinka šventiniams balionams pripūsti kad vaikams labai patinka, visa tai dėl to, kad helio molinė masė yra maždaug septynis kartus mažesnė už oro molines mases, tačiau nepaisant to, kalbant apie helio paplitimą žemėje, jis ore yra labai retas. ; tai tik viena milijono dalis; pasiekti iki septynių masės procentų, nes dėl radioaktyvaus urano ar torio skilimo į Žemės pluta helis gali kauptis požeminėse ertmėse su gamtinėmis dujomis ir nepatekti į atmosferą, tačiau jei imsime jį didesniu masteliu, tai visoje stebimoje visatoje arba užims garbingą antrą vietą pagal gausumą tarp visų elementų, tik antrą. į vandenilį ir tuo pačiu sudaro apie ketvirtadalį visų atomų, tik įsivaizduokite, kad visi atomai, sunkesni už gelį, sudaro tik du procentus visos materijos masės, čia galite pajusti, kokie mes maži esame Visata, pagrindinė bylos dalis yra žvaigždžių sudėtyje arba dujų milžinų atmosferoje, kurioje, kaip ir visoje visatoje, yra apie 20 procentų materijos masės, šiandienos duomenimis, pagrindinė dalis metu susidarė erdvėje esantis gelis Didysis sprogimas Maždaug prieš 14 milijardų metų, dabar grįžkime iš dangaus į žemę ir apsvarstykime šių dujų savybes labiau apčiuopiamu eksperimentu. Turiu mažą ampulę su heliu, kurio slėgis yra labai žemas, maždaug šimtoji atmosferos slėgio, matosi, kad gelis neturi spalvos, neturi nei skonio, nei kvapo, galetumete zinoti ar kada nors bandėte kvėpuoti šiomis dujomis, tačiau tokie eksperimentai itin pavojingi, nes mūsų ląstelės nekvėpuoja heliu, joms reikia deguonies , tai netgi privertė dabartinius balioninių gelio balionų pardavėjus į juos pridėti iki 20 procentų deguonies, kurį pakabinote vakarėliuose, tapo saugesnis, jei aukšto dažnio iškrova praleidžiama per akis su geliu. aukštos įtampos tada jis pradės blausiai švytėti oranžinė kurio ryškumas priklausys nuo įtampos ir nuo ampulės skersmens, kurią naudojau kaip įtampos šaltinį generatoriui dpla, apie kurį žinojo ir kuris suteikė galimybę laikyti ampulę tiesiai rankoje ir nuo elektros talpos buvimo. mano kūne iš principo, kaip ir bet kuriame kitame, skirtingai nei ant jo ar ksenono, helis užsidega jau per atstumą nuo generatoriaus laido, nes turi mažiau jonizacijos energijos, deja, cheminiu požiūriu, jis tikrai nešviečia išvis įdomios savybės, nereaguoja beveik su jokia medžiaga, nors plazmos pavidalu atrodo, kad tai, ką matai gelio ampulėje, gali sudaryti itin nestabilų junginį su vandeniliu, deuteriu ar kai kuriais metalais ir esant dideliam slėgiui iš tūkstančių atmosferų net susidaro specialios medžiagos iš azoto klartų ir heliojų, kurie kristalų pavidalu gali būti auginami ant deimantinių substratų, gaila, kad visos šios medžiagos yra labai nestabilios ir normaliomis sąlygomis jų pamatyti beveik neįmanoma. bet nereikia nusiminti Galų gale, gelis turi įdomiausias ir unikalus fizines savybes iš visų dujų faktas yra tas, kad atvėsus iki 42 kelvinų temperatūros, jos iš tikrųjų tampa lengviausiu ir kartu šalčiausiu skysčiu, kurio tankis beveik 10 kartų mažesnis už vandens tankį Celsijaus laipsniais, skystas helis gaunamas pašėlusiai minus du šimtai šešiasdešimt aštuoni laipsniai, o tai yra labai šalta, tokia šalta, kad kai kurie metalai šioje temperatūroje tampa superlaidininkais, pavyzdžiui, gyvsidabris ar niobis, kad būtų palaikoma tokia žema temperatūra, skystas helis yra dvigubame Dewar inde. , kuris dar aušinamas iš išorės skystu azotu Ta pati skysto helio aušinimo technologija naudojama šiuolaikiniuose įrenginiuose, sukuriant juose branduolinį magnetinį rezonansą superlaidininkų jungtis niobis aušinamas skystu heliu, kuris dėl savo brangumo yra pasukti aušinamas pigesniu skystu azotu, todėl skystas gelis tarnauja ir medicinai, ir mokslininkų tyrimams, bet įdomiausias dalykas prieš tai dar laukia, pasakojau apie pirmąją skysto g formą helis, vadinamasis helis 1, jei pradėsite jį vėsinti sumažindami slėgį inde, tada skystas helis ilgainiui pereis per vadinamąją lindą. būtent jis atšąla žemiau du kartus septyniolikos šimtųjų kelvinų temperatūros ir tampa antrąja skysto helio forma, po to skysčio virimas akimirksniu sustoja ir skystas helis radikaliai keičia savo savybes esant tokiai temperatūrai, šilumai laidus skystas helis padidina milijonus kartų ir tampa didesnis nei vario ar sidabro, todėl skystis neužverda, nes šiluma akimirksniu ir tolygiai perduodama visame tūryje, be to, pasiekus lambda tašką helis tampa superskysčiu, tai yra praranda absoliučiai visas klampumas, būtent vienos skysčio dalies atsparumas judėjimui kitos atžvilgiu, yra puikus eksperimentas, kuris tai įrodo, jei pilamas į mažą kabantį puodelį virš esamo helio gali pakilti palei talpyklos sieneles. plonos plėvelės forma ir ištekėjimas iš puodelio, be to, jis lengvai praeina per keramikos sluoksnį, kurio porų dydis yra maždaug vienas mikronas, ir kuo žemesnė skysto helio temperatūra, tuo lengviau šis skystis praeina per barjerą stebėtinai taip pat tai, kad skystas helis tokioje atvėsusioje formoje vis dar turi klampumą, kurį galima pamatyti 2 būdais cilindro transformacija, skysčio sluoksniai vis tiek perduoda sukimąsi į ašmenis iš viršaus, kaip gali būti, bet čia kita kvantiniai mechanizmai jau atlieka vaidmenį, kurių elgesys iš esmės skiriasi nuo dėsnių klasikinė mechanika lyg klampumas yra, bet aš tuo pačiu ne, taip iš principo galima apibūdinti, o beje pirmą kartą skysto helio skystumo reiškinius atrado sovietų mokslininkas Petras Kapitsa 1938 m., o jau 1962 m., Levas Landau sukūrė šio efekto teoriją, manau, tai ir viskas, bet čia vėl laukiame žvaigždžių temos ir skrydžiai į kosmosą prieš tai aš jums pasakojau apie labiausiai paplitusius izotopus helio ir helio 4, kuris turi du protonus ir du neutronus, tačiau vis dar yra labai reti helio-3 izotopai, kurie turi du protonus ir vieną neutroną, faktas yra tas, kad šis izotopas puikiai tinka termobranduolinės sintezės reakcijoms su deuteriu, o teoriškai šis procesas gali padėti žmonijai atsisakyti iškastinio kuro, tačiau problema ta, kad žemėje šis izotopas yra neįtikėtinai retas, nes iš karto išgaruoja iš atmosferos, tačiau Mėnulyje, kuris nenaudoja turi atmosferą, hipotetiškai šis izotopas yra daug geriau išsilaikęs, žmonės galėtų išgauti helio-3 iš regolito Mėnulio dulkių ir panaudoti jį kaip energijos šaltinį žemėje, bet kol kas tai atrodo tik fantazija šia tema, net puiki filmas buvo nufilmuotas mėnulis 2112, rekomenduoju pažiūrėti ir pabaigai galime teigti, kad toks įprastas vaizdas helio dujos turi nuostabių savybių esant žemai temperatūrai, jo savybės dabar naudojamos visur, pavyzdžiui, medicinoje ar dėl moksliniai tyrimai kuriame, pavyzdžiui, dujinis helis naudojamas kaip nešančiosios dujos chromatografijoje, tačiau jei patiko šis vaizdo įrašas, nepamirškite prenumeruoti kanalo ir paspausti varpelį bei įdėti like, kad ateityje sužinotumėte daugiau naujų ir įdomių dalykų

Paplitimas

Atidarymas

Helio-3 egzistavimą pasiūlė australų mokslininkas Markas Oliphantas, dirbdamas Kembridžo universitete. Šį izotopą pagaliau atrado Luisas Alvarezas ir Robertas Kornogas m.

Fizinės savybės

Kvitas

Šiuo metu helis-3 nėra išgaunamas iš natūralių šaltinių (Žemėje yra nežymūs helio-3 kiekiai, kuriuos išgauti itin sunku), o susidaro irstant dirbtinai gautam tričiui.

Kaina

Vidutinė helio-3 kaina 2009 m., remiantis kai kuriais skaičiavimais, buvo apie 930 USD už litrą.

Helio-3 gavybos planai Mėnulyje

Helis-3 yra Saulėje vykstančių reakcijų šalutinis produktas ir tam tikru kiekiu yra saulės vėjo ir tarpplanetinėje terpėje. Iš tarpplanetinės erdvės į Žemės atmosferą patekęs helis-3 greitai išsisklaido atgal, jo koncentracija atmosferoje itin maža

Hipotetiškai termobranduolinės sintezės metu, kai 1 tona helio-3 reaguoja su 0,67 tonos deuterio, išsiskiria energija, kuri prilygsta 15 mln. tonų naftos sudeginimui (tačiau šios reakcijos techninės galimybės nebuvo ištirtos momentas). Vadinasi, mūsų planetos Mėnulio išteklių helio-3 populiacijos (pagal maksimalius vertinimus) gali pakakti maždaug penkiems tūkstantmečiams. Pagrindinė problema išlieka helio išgavimas iš Mėnulio regolito. Kaip minėta aukščiau, helio-3 kiekis regolite yra ~1 g 100 tonų, todėl norint išgauti toną šio izotopo, vietoje reikėtų apdoroti ne mažiau kaip 100 mln.