Ce este heliul 3. Heliul-trei este energia viitorului. Și așa, de ce energie termonucleară? Pentru ca

LA timpuri recente, mai ales după ce Statele Unite au accelerat ritmul de lucru asupra acesteia program lunar, subiectul heliului-3 ca bază a energiei nucleare a viitorului a devenit din ce în ce mai exagerat. Se fac chiar filme fantezie despre acest element. Ce este heliul-3, de unde să-l obțineți și ce beneficii promite omenirii!

REACTOR FĂRĂ RADIAȚII

Heliul-3 (³He) este unul dintre izotopii de heliu care are un neutron în nucleu, nu doi. Pe Pământ, rezervele de heliu-3 reprezintă 0,000137% din total elemente şi sunt estimate la 35 mii tone. Aproape tot heliul-3 disponibil a fost păstrat de la formarea planetei noastre.

Interesul pentru acest izotop de heliu s-a intensificat după ce a devenit clar că omenirea era foarte aproape de o gravă criză energetică. Rezervele de hidrocarburi se apropie de sfârşit, iar în câteva decenii le vom epuiza complet. Sursele alternative de energie precum vântul, soarele, mareele, activitatea geotermală nu pot acoperi toate nevoile omenirii. Există încă rezerve de cărbune, care va dura aproximativ 200-300 de ani. Cu toate acestea, pe măsură ce ponderea cărbunelui în energia modernă crește, această perioadă poate fi redusă semnificativ. În plus, procesele de ardere și extragere a cărbunelui afectează grav ecosistemul planetei.

Astfel, singura sursă de energie care va dura mult timp este energia bazată pe fisiunea nucleelor de uraniu. Deja astăzi, energia nucleară reprezintă aproape 7% din balanța energetică globală. Și în fiecare an ponderea participării sale crește. Dar odată cu aceasta, problema principală a tuturor centralelor nucleare - eliminarea și depozitarea deșeurilor radioactive, care crește în fiecare an, devine din ce în ce mai serioasă. Și aici soluția ideală ar fi utilizarea combustibilului bazat pe reacții de fuziune termonucleară cu heliu-3.

Ideea este că reacțiile nucleare care implică heliu-3, spre deosebire de alte reacții nucleare, nu eliberează neutroni, ci protoni. Neutronii sunt particule extrem de active, ele sunt capabile să pătrundă adânc în materialele structurale ale unui reactor nuclear, distrugându-le structura și făcându-le radioactive. Acest lucru duce la faptul că piesele și ansamblurile individuale trebuie schimbate la fiecare câțiva ani, astfel încât reactorul să poată funcționa normal. În plus, există și problema eliminării și eliminării deșeurilor nucleare.

Protonii, spre deosebire de neutroni, nu induc radioactivitate și nu sunt capabili să pătrundă în structuri. Fluxul de protoni este, de fapt, fluxul de hidrogen. Iar materialele din care sunt fabricate componentele unui reactor cu heliu-3 pot servi zeci de ani. În general, reacția care implică ³He este de 50 de ori mai puțin radioactivă decât reacția obișnuită a interacțiunii deuteriului cu tritiul (D + T).

Astfel, principalul avantaj al heliului-3 nu este atât în valoarea sa energetică, cât în siguranța sa aproape completă a mediului.

DEPOZITE LUNA

Unde poate fi extras heliu-3 la scara necesară? Pe Pământ, acest izotop este conținut în cantități atât de neglijabile încât nu se poate vorbi despre extracția sa industrială. Răspunsul la această întrebare este cunoscut de mult timp - pe Lună.

Faptul că Luna are rezerve uriașe de heliu-3 a devenit cunoscut atunci când primele mostre de sol lunar au fost aduse pe Pământ de vehiculele sovietice automate Luna și astronauții americani în timpul programului Apollo.

Concentrația relativă a izotopului în solul lunar s-a dovedit a fi de 1000 de ori mai mare decât în interiorul pământului. Motivul acestui fenomen constă în iradierea regulată a suprafeței Lunii de către radiația corpusculară a Soarelui. Faptul este că, neavând protecție sub formă de puternic camp magnetic, stratul praf de suprafață (regolitul) al Lunii primește în mod regulat o doză uriașă de radiații. În timpul acestui proces, un număr mare de elemente sunt introduse în el, în primul rând izotopi de hidrogen și heliu.

Potrivit estimărilor preliminare, rezervele totale de heliu-3 de pe Lună sunt de aproximativ un milion de tone. Această cantitate de izotop ar fi suficientă pentru omenire timp de o mie de ani. Eficiența sa energetică este de așa natură încât 1 tonă de heliu-3 poate înlocui 20 de milioane de tone de petrol, ceea ce va face posibilă asigurarea unei puteri de ieșire de 10 GW a centralelor nucleare pe parcursul anului. O tonă de sol lunar conține 10 mg de heliu-3, ceea ce corespunde eliberării de energie a 1 m³ de petrol. Putem spune că suprafața Lunii este un ocean continuu de petrol. Omenirea are nevoie de 200 de tone de heliu anual, cererea industriei energetice ruse este estimată la 20-30 de tone de heliu-3 pe an.

Cu toate acestea, indiferent cât de mari sunt rezervele totale de ³He, conținutul de izotop din solul lunar este încă foarte mic (aproximativ 10 mg per tonă de rocă). Astfel, pentru a satisface nevoile omenirii, este necesar să se deschidă 20 de miliarde de tone de regolit pe an. Având în vedere grosimea medie a stratului de regolit de 3 m, suprafața totală de exploatare va fi de 30 la 100 km.

Astăzi, când transportul chiar și a câteva sute de kilograme de marfă către Lună este considerată o mare realizare, prelucrarea a miliarde de tone de sol lunar este percepută ca un proiect absolut fantastic. Prin urmare, decizia corectă ar fi să nu transportăm solul lunar pe Pământ, ci să organizăm pe Lună însăși un ciclu complet pentru obținerea izotopului de heliu-3 finit - de la exploatarea rocii până la îmbogățirea acestuia.

DIFICULTĂȚI DE PRADA

Cu toate acestea, 20 de miliarde de tone de supraîncărcare a solului lunar par doar o întreprindere fantastică. Aproximativ 5 miliarde de tone de cărbune pe an sunt acum extrase pe Pământ. Volumul supraîncărcării solului pământului este de aproximativ 50 de miliarde de tone. Adică, ritmul actual de dezvoltare a interiorului pământului este destul de comparabil ca scară cu ceea ce ne putem aștepta pe Lună. În același timp, nu vor exista probleme pe Lună asociate cu consecințele asupra mediului ale decaparii, astfel încât eficiența globală a exploatării solului lunar poate fi de câteva ori mai mare decât pe Pământ. Nu uitați că forța gravitației pe Lună este de șase ori mai mică decât pe Pământ. Acest lucru, la rândul său, va crește semnificativ viteza de dezvoltare a solului.

În ceea ce privește latura tehnică a problemei, știința și tehnologia Pământului sunt suficient de dezvoltate pentru a începe organizarea procesului de transfer a unei părți din industriile miniere și de prelucrare și extractive pe Lună. Desigur, acest proces va dura mai mult de o duzină de ani, așa că, cu cât îl începem mai repede, cu atât vom obține mai repede rezultatul dorit.

Trebuie să începem acum etapa pregătitoare, care conțin lucrări de explorare și testare geologică, care ar trebui efectuate în cadrul general muncă de cercetare pe luna. Una dintre primele ar trebui să fie munca la studiu structura interna Luni planificate în programul Luna-Globe. În timpul implementării acestui program, este planificată obținerea de date despre structura chimica mantaua inferioară a Lunii, precum și pentru a determina dimensiunea nucleului lunar.

Următoarea etapă de lucru va fi livrarea unei lire sterline de pe Lună pe Pământ. Accentul principal aici ar trebui să fie pus pe vehiculele fără pilot care vor colecta mostre de sol lunar și le vor livra modulelor de aterizare. În plus, rover-urile lunare ar putea avea sarcina de a crea o rețea pe termen lung de senzori seismici, ale căror pulsuri vor oferi o imagine cuprinzătoare a ceea ce se întâmplă în intestinele lunii. În același timp, va fi necesară cartografierea suprafeței lunare pentru conținutul de heliu-3.

REACTOR DE HELIUM-3

Și, în sfârșit, rămâne ultima întrebare - crearea unui reactor termonuclear, care utilizează combustibil pe bază de heliu-3. Astăzi un astfel de reactor există doar în teorie. Deși lucrările privind fuziunea termonucleară controlată se deplasează deja în practică. În Franța, construcția reactorului termonuclear experimental ITER, care va folosi reacția de fuziune a deuteriului cu tritiu, este în plină desfășurare. Costul construcției a fost estimat inițial la 5 miliarde de euro, iar prima etapă a reactorului era planificată să fie lansată până în 2016. Cu toate acestea, ulterior costurile s-au dublat, iar data de începere a fost mutată în 2020. ITER va fi o structură de 60 de metri înălțime și cântărind aproximativ 23.000 de tone. O atenție deosebită în timpul creării sale a fost acordată problemei siguranței radiațiilor. Cu toate acestea, un reactor de tip ITER nu este potrivit pentru lucrul cu heliu-3. Faptul este că pentru o astfel de reacție va fi necesar să se creeze o temperatură de trei ori mai mare decât temperatura din miezul ITER.

Având în vedere că din momentul descoperirii reacțiilor nucleare și până la crearea unui reactor termonuclear de tip ITER, umanitatea a trecut timp de 50 de ani, se poate presupune că crearea unui reactor cu heliu-3 va dura aproximativ 20-30 de ani. ani.

Compoziție și structură

Proprietăți fizice

Utilizare

Contoare de neutroni

Contoarele de gaz umplute cu heliu-3 sunt folosite pentru detectarea neutronilor. Aceasta este cea mai comună metodă de măsurare a fluxului de neutroni. Ei reactioneaza

n+ 3 He → 3 H + 1 H + 0,764 MeV.

Produșii de reacție încărcați - triton și proton - sunt înregistrate de un contor de gaz care funcționează în modul unui contor proporțional sau al unui contor Geiger-Muller.

Obținerea temperaturilor ultra-scăzute

Prin dizolvarea heliului-3 lichid în heliu-4, se atinge temperaturile millikelvin.

Medicamentul

Heliul-3 polarizat (poate fi stocat pentru o lungă perioadă de timp) a fost folosit recent în imagistica prin rezonanță magnetică pentru a vizualiza plămânii folosind rezonanța magnetică nucleară.

Preț

Prețul mediu al heliului-3 în 2009 a fost de 930 USD pe litru.

Heliu-3 ca combustibil nuclear

Reacția 3 He + D → 4 He + p are o serie de avantaje față de cea mai realizabilă reacție deuteriu-tritiu T + D → 4 He + n în condiții terestre. Aceste beneficii includ:

Dezavantajele reacției heliu-deuteriu includ un prag de temperatură semnificativ mai ridicat. O temperatură de aproximativ un miliard de grade trebuie atinsă înainte de a putea începe.

În prezent, heliul-3 nu este extras din surse naturale, ci este creat artificial, în timpul descompunerii tritiului. Acesta din urmă a fost produs pentru arme termonucleare prin iradierea bor-10 și litiu-6 în reactoare nucleare.

Planuri de exploatare a heliului-3 pe Lună

Heliul-3 este un produs secundar al reacțiilor care au loc la Soare. Pe Pământ, se extrage în cantități foarte mici, estimate la câteva zeci de grame pe an.

Instabil (mai puțin de o zi): 5 He: Heliu-5, 6 He: Heliu-6, 7 He: Heliu-7, 8 He: Heliu-8, 9 He: Heliu-9, 10 He: Heliu-10

Fundația Wikimedia. 2010 .

Vedeți ce este „Heliu-3” în alte dicționare:

- (lat. Heliu) El, un element chimic din grupa VIII sistem periodic, numar atomic 2, masă atomică 4.002602, se referă la gazele nobile; incolor si inodor, densitate 0,178 g/l. Este mai dificil de lichefiat decât toate gazele cunoscute (la 268,93 ° C); ... ... Dicţionar enciclopedic mare

- (greacă, de la helyos sun). Un corp elementar descoperit în spectrul solar și prezent pe pământ în unele minerale rare; este prezent în aer în urme. Dicţionar cuvinte străine incluse în limba rusă. Chudinov A.N... Dicționar de cuvinte străine ale limbii ruse

- (simbol He), un element gazos nemetalic, GAZ NOBIL, descoperit în 1868. Obținut pentru prima dată din clevit mineral (o varietate de uranit) în 1895. În prezent, principala sa sursă este gazul natural. Conținut și în... Dicționar enciclopedic științific și tehnic

Eu, soț. , vechi Eliy, I. Tatăl: Gelievici, Gelievna.Derivate: Gelya (Gela); Elya.Origine: (Din greacă. hēlios sun.) Ziua numelui: 27 iulie Dicționar de nume de persoane. Heliu Vezi Ellius. Îngerul zilei. Referinta… Dicţionar de nume de persoane

HELIU- chimic. element, simbol El (lat. Heliu), la. n. 2, la. m. 4,002, se referă la gaze inerte (nobile); incolor si inodor, densitate 0,178 kg/m3. În condiții normale, hidrogenul este un gaz monoatomic, al cărui atom este format dintr-un nucleu și doi electroni; format... Marea Enciclopedie Politehnică

Va dura destul de mult timp, după standardele vieții civilizatie umana pe măsură ce bogăția naturală fosilă se va epuiza. Printre posibilii candidați pentru înlocuirea petrolului și gazelor se numără fie energia solară, fie energia eoliană, fie hidrogenul. LA anul trecut din ce în ce mai des poți auzi despre o nouă mântuire pentru planetă numită heliu-3. Că această substanță poate fi folosită ca materie primă pentru centralele electrice s-a gândit relativ recent.

Date generale despre substanță: proprietăți

În 1934, fizicianul australian Mark Oliphant, în timp ce lucra la Laboratorul Cavendish de la Universitatea Cambridge din Anglia, a ajuns la o descoperire remarcabilă. În timpul primei demonstrații a fuziunii nucleare prin bombardarea unei ținte de deuteron, el a emis ipoteza existenței unui nou izotop. element chimic la numărul 2. Astăzi este cunoscut și sub numele de heliu-3.

Are următoarele proprietăți:

Conține doi protoni, un neutron și doi electroni;
Dintre toate elementele cunoscute, este singurul izotop stabil care are mai mulți protoni decât neutroni;
Fierbe la 3,19 Kelvin (-269,96 grade Celsius). În timpul fierberii, substanța își pierde jumătate din densitatea sa;
Momentul unghiular este ½, ceea ce îl face un fermion;
Căldura latentă de vaporizare este de 0,026 kJ/mol;

La cinci ani de la descoperirea lui Mark Oliphant, construcțiile sale teoretice au primit confirmare experimentală. Și după 9 ani, oamenii de știință au reușit să obțină un compus în formă lichidă . După cum sa dovedit, într-un asemenea starea de agregare heliul-3 are proprietăți superfluide.

Cu alte cuvinte, la temperaturi apropiate de zero absolut, este capabil să pătrundă prin capilare și fante înguste, cu o rezistență mică sau deloc la frecare.

Extragerea heliului-3 de pe Lună

De-a lungul a miliarde de ani, vântul solar a depus o cantitate uriașă de heliu-3 în stratul de suprafață al regolitului. Potrivit estimărilor, cantitatea sa pe satelitul pământului poate ajunge la 10 milioane de tone.

Multe puteri spațiale au un program pentru extracția acestei substanțe în scopul fuziunii termonucleare ulterioare:

În ianuarie 2006, compania rusă Energia a anunțat planurile de a începe lucrările geologice pe Lună până în 2020. Astăzi, viitorul proiectului este în limb din cauza situației economice dificile a țării;
În 2008, Organizația Indiană cercetare spatiala a trimis o sondă la suprafața satelitului pământului, unul dintre obiectivele căreia era studiul mineralelor care conțineau heliu;
China are, de asemenea, propriile opinii cu privire la depozitele de materii prime prețioase. Conform planurilor, se presupune că va trimite anual trei navete către satelit. Energia produsă din acest combustibil va acoperi mai mult decât nevoile întregii omeniri.

Până acum, rămâne un vis care poate fi văzut doar în filmele SF. Printre acestea se numără „Moon” (2009) și „Iron Sky” (2012).

În acest videoclip, fizicianul Boris Romanov vă va spune în ce formă se află heliul-3 pe Lună și dacă este posibil să îl importați de acolo:

Date geochimice

Izotopul este prezent și pe planeta Pământ, deși în cantități mai mici:

Aceasta este componenta principală a mantalei pământului, care a fost sintetizată în timpul formării planetei. Masa sa totală în această parte a planetei este, conform diverselor estimări, de la 0,1 la 1 milion de tone;
Iese la suprafață ca urmare a activității vulcanilor. Deci, dealurile din Insulele Hawaii emit aproximativ 300 de grame din această substanță pe an. Creste medii oceanice - aproximativ 3 kilograme;
În locurile în care unul placă litosferică celălalt poate conține sute de mii de tone de izotop de heliu. Extrage această bogăție mod industrial pe stadiul prezent dezvoltarea tehnologică nu este posibilă;
Natura continuă să producă acest compus până acum, ca urmare a degradarii elemente radioactiveîn scoarță și manta;
Poate fi găsit în cantități destul de mici (până la 0,5%) în unele surse de gaze naturale. Potrivit experților, în procesul de transport al gazelor naturale se separă anual 26 m 3 de heliu-3;
Este prezent și în atmosfera pământului. Fracția sa specifică este de aproximativ 7,2 părți per trilion de atomi de alte gaze atmosferice. Conform ultimelor estimări, masa totală a atmosferei 3 2 el ajunge la cel puțin 37 de mii de tone.

Utilizarea modernă a substanței

Aproape tot izotopul utilizat în economia națională este obținut de dezintegrare radioactivă tritiu bombardat cu neutroni litiu-6 într-un reactor nuclear.

De zeci de ani heliul-3 a fost doar un produs secundar în fabricarea focoaselor arme atomice . Cu toate acestea, după semnarea tratatului START-1 în 1991, superputerile au redus producția de rachete, motiv pentru care și produsele de producție au scăzut.

Astăzi, scara de producție a izotopului este în creștere, deoarece a găsit noi utilizări:

Datorită raportului giromagnetic relativ ridicat, particulele din această substanță sunt utilizate în tomografia medicală a plămânilor. Pacientul inspiră amestec de gaze conţinând atomi de heliu-3 hiperpolarizaţi. Apoi, sub influența radiației laser infraroșii, computerul desenează imagini anatomice și funcționale ale organelor;
În laboratoarele științifice, acest compus este utilizat în scopuri criogenice. Prin evaporarea acestuia de pe suprafața frigiderului, este posibil să se obțină valori apropiate de 0,2 kelvin;
În ultimii ani, ideea de a folosi substanța ca materie primă pentru centralele electrice a câștigat popularitate. Prima astfel de instalație a fost construită în 2010 în Tennessee Valley (SUA).

Heliu-3 ca combustibil

A doua abordare, revizuită, a utilizării energiei termonucleare controlate implică utilizarea 3 2 he și a deuteriului ca materii prime. Rezultatul unei astfel de reacții va fi un ion de heliu-4 și protoni de înaltă energie.

Teoretic, această tehnologie are următoarele avantaje:

Eficiență ridicată, deoarece un câmp electrostatic este utilizat pentru a controla fuziunea ionilor. Energia cinetică a protonilor este transformată direct în electricitate prin conversie în stare solidă. Nu este nevoie să construim turbine, care sunt folosite în centralele nucleare pentru a transforma energia protonilor în căldură;
Mai mici, comparativ cu alte tipuri de centrale electrice, costurile de capital și de exploatare;
Nici aerul, nici apa nu sunt poluate;
Dimensiuni relativ mici datorită utilizării unităților compacte moderne;
Nu există combustibil radioactiv.

Cu toate acestea, criticii notează „umiditatea” semnificativă a unei astfel de decizii. În cel mai bun caz utilizarea comercială a fuziunii termonucleare nu va începe înainte de 2050.

Dintre toți izotopii unui element chimic cu numărul de serie 2, heliul-3 se deosebește. Ceea ce este poate fi descris pe scurt prin următoarele proprietăți: este stabil (adică nu suferă transformări ca urmare a radiațiilor), are proprietăți superfluide sub formă lichidă și are o masă relativ mică.

Video despre formarea heliului-3 în univers

În acest videoclip, fizicianul Daniil Potapov vă va spune cum s-a format heliul-3 în Univers, ce rol a jucat în formarea Universului:

Are doi protoni și doi neutroni.

YouTube enciclopedic

1 / 5

✪ Heliu - SUPERFLUID ȘI CEL MAI RECE ELEMENT!

✪ Heliu superfluid. Universitatea din Stuttgart

✪ Perspective pentru energia termonucleară (spune fizicianul Anton Tyulusov)

✪ Operațiunea „Heliu”

✪ Operațiunea „Heliu”. a 3-a serie

Subtitrări

Vreau să vă recomand canalul lui Andrey de gradul despre care filmează un curs video Chimie organica pentru nota 10, peste 40 de videoclipuri pe 12 subiecte sunt acum disponibile pe canalul lui abonați-vă la canalul lui andrey pentru a publica și juca pentru 100 de puncte, așa că astăzi vă voi povesti despre cel mai comun gaz nobil din universul previzibil, care, de altfel, , poate dobândi, de asemenea, proprietăți unice de superfluid la temperaturi extrem de scăzute, întâlnim heliul în tabelul periodic acest element se afla in coltul din dreapta sus, se gaseste foarte usor la numarul 2, cred ca astazi oamenii se familiarizeaza cu acest gaz inert inca din copilarie, deoarece datorita lejeritatii sale in raport cu aerul, heliul este excelent pentru umflarea baloanelor de sarbatori care copiilor le place atât de mult, asta se datorează faptului că masa molară a heliului este de aproximativ șapte ori mai mică decât masele molare ale aerului, dar, cu toate acestea, în ceea ce privește prevalența heliului pe pământ, este extrem de rar în aer; este doar o parte la milion; ajunge până la șapte procente din masă, totul pentru că, ca urmare a descompunerii radioactive a uraniului sau a toriului în Scoarta terestra heliul se poate acumula în cavitățile subterane cu gaze naturale și nu scăpa în atmosferă, cu toate acestea, dacă îl luăm la o scară mai mare, atunci în întregul univers observabil, sau va ocupa locul al doilea onorabil în abundență între toate elementele, doar al doilea la hidrogen și, în același timp, formând aproximativ un sfert din toți atomii, imaginați-vă că toți atomii mai grei decât gelul formează doar două procente din masa masei totale a materiei aici puteți simți cât de mici suntem pe scara de universul, cea mai mare parte a materiei se află în compoziția stelelor sau în atmosfera giganților gazosi în care, la fel ca în întregul univers, se află aproximativ 20 la sută din masa materiei, conform datelor de astăzi, cea mai mare parte a gelul situat în spațiu s-a format în timpul Marea explozie acum aproximativ 14 miliarde de ani, să ne întoarcem acum din cer pe pământ și să luăm în considerare proprietățile acestui gaz într-un experiment mai tangibil.Am o fiolă mică cu heliu, care este la o presiune foarte scăzută, aproximativ o sutime din presiunea atmosferică, se vede ca gelul nu are culoare, nu are gust sau miros, ai putea sti daca ai incercat vreodata sa respiri acest gaz, totusi astfel de experimente sunt extrem de periculoase deoarece celulele noastre nu respira heliu, au nevoie de oxigen pentru asta. , chiar i-a forțat pe actualii vânzători de baloane cu gel pentru baloane să adauge până la 20 la sută oxigenul pe care l-ați atârnat la petreceri a devenit mai sigur dacă o descărcare de înaltă frecvență este trecută prin ocul cu gel. tensiune înaltă apoi va începe să strălucească slab portocale a cărei luminozitate va depinde de tensiune și de diametrul fiolei pe care am folosit-o ca sursă de tensiune pentru generatorul de care știa dpla și care mi-a dat posibilitatea să țin fiola chiar în mână și pentru prezența unei capacități electrice în corpul meu, în principiu, ca oricare altul, spre deosebire de el sau xenonul heliul se aprinde deja la distanță de firul generatorului, deoarece are mai puțină energie de ionizare, din păcate, din punct de vedere chimic, nu prea strălucește cu interesante proprietăți, nu reacționează cu aproape nicio substanță, deși sub formă de plasmă se pare că ceea ce vedeți într-o fiolă de gel poate forma un compus extrem de instabil cu hidrogen, deuteriu sau unele metale și la presiuni mari de mii de atmosfere, chiar se formează substanțe speciale din klar și helios de azot, care sub formă de cristale pot fi cultivate pe substraturi de diamant, păcat că toate aceste substanțe sunt foarte instabile și este aproape imposibil să le vezi în condiții normale dar nu trebuie sa te supara La urma urmei, gelul are cel mai interesant și unic proprietăți fizice dintre toate gazele, adevărul este că, atunci când este răcit la o temperatură de 42 kelvin, devine de fapt cel mai ușor și, de asemenea, cel mai rece lichid, a cărui densitate este de aproape 10 ori mai mică decât densitatea apei în grade Celsius, heliul lichid se obține la nebun minus două sute șaizeci și opt de grade, care este foarte rece atât de rece încât unele metale la această temperatură devin supraconductoare, de exemplu, mercur sau niobiu, pentru a menține o temperatură atât de scăzută, heliul lichid este situat într-un vas dublu Dewar , care este încă răcit din exterior cu azot lichid.Aceeași tehnologie de răcire a heliului lichid este folosită în dispozitivele moderne pentru a crea rezonanță magnetică nucleară în ele supraconductoare conexiune niobiul este răcit cu heliu lichid, care, datorită costului ridicat, este în se răcește cu azot lichid mai ieftin, astfel încât gelul lichid servește la medicină și, de asemenea, pentru cercetarea oamenilor de știință, dar cel mai interesant lucru urmează să vină înainte de asta, v-am povestit despre prima formă de g lichid heliu, așa-numitul heliu 1, dar dacă acesta începe să fie răcit prin scăderea presiunii din vas, atunci heliul lichid va trece în cele din urmă peste așa-numita linda. și anume, se răcește sub o temperatură de două ori șaptesprezece sutimi de kelvin și devine a doua formă de heliu lichid, după aceasta fierberea lichidului se oprește instantaneu și heliul lichid își schimbă radical proprietățile la această temperatură, heliul lichid conducător de căldură crește milioane. de ori și devine mai mare decât cea a cuprului sau argintului, prin urmare lichidul nu fierbe deoarece căldura este transferată instantaneu și uniform pe tot volumul, în plus, când se atinge punctul lambda, heliul devine un lichid superfluid, adică pierde absolut toată vâscozitatea, și anume, rezistența unei părți a lichidului la mișcare față de cealaltă, există un experiment excelent care demonstrează acest lucru dacă este turnat într-o cană mică suspendată peste curentul de heliu se poate ridica apoi de-a lungul pereților recipientului în forma unui film subțire și curge din cupă, în plus, trece cu ușurință printr-un strat de ceramică cu o dimensiune a porilor de aproximativ un micron, iar cu cât temperatura heliului lichid este mai scăzută, cu atât acest lichid trece mai ușor prin barieră. în mod surprinzător de asemenea, faptul că heliul lichid într-o formă atât de răcită are încă o vâscozitate care se vede în 2 moduri transformarea cilindrului, straturile de lichid încă transferă rotația lamelor de sus, așa cum se poate, dar aici alte mecanismele cuantice joacă deja un rol al cărui comportament este fundamental diferit de legile mecanica clasica parca ar exista vascozitate, dar eu nu in acelasi timp, asa poate fi caracterizata in principiu, si apropo, pentru prima data, fenomenele de superfluiditate a heliului lichid au fost descoperite de omul de stiinta sovietic Peter Kapitsa. în 1938 și deja în 1962, Lev Landau a dezvoltat o teorie a acestui efect, cred că asta e tot, dar aici așteptăm din nou tema stelelor și zboruri spatialeînainte de asta, v-am povestit despre cel mai comun izotop heliu și heliu 4, care are doi protoni și doi neutroni, totuși, există încă extrem de rari izotopi de heliu-3, care au doi protoni și un neutron, adevărul este că acest izotop este grozav pentru desfășurarea reacțiilor de fuziune termonucleară cu deuteriu și, teoretic, acest proces poate ajuta omenirea să abandoneze combustibilii fosili, dar problema este că pe pământ acest izotop este incredibil de rar deoarece se evaporă imediat din atmosferă, dar pe Lună, care nu au o atmosferă, acest izotop este mult mai bine conservat ipotetic, oamenii ar putea să extragă heliu-3 din praful lunar de regolit și să-l folosească ca sursă de energie pe pământ, dar până acum pare doar o fantezie pe această temă, chiar o excelentă filmul a fost filmat luna 2112, il recomand pentru vizionare, iar in final putem spune ca heliul gazos este o vedere atat de comuna incat are proprietati uimitoare atunci cand temperaturile scazute, proprietatile sale sunt acum folosite peste tot, de exemplu in medicina sau pentru cercetare științificăîn care, de exemplu, heliul gazos este folosit ca gaz purtător în cromatografie, dar dacă v-a plăcut acest videoclip, nu uitați să vă abonați la canal și să dați clic pe clopoțel și să puneți like pentru a afla mai multe lucruri noi și interesante pe viitor

Prevalența

Deschidere

Existența heliului-3 a fost sugerată de omul de știință australian Mark Oliphant în timp ce lucra la Universitatea din Cambridge la. Acest izotop a fost descoperit în cele din urmă de Luis Alvarez și Robert Kornog în .

Proprietăți fizice

Chitanță

În prezent, heliul-3 nu este extras din surse naturale (pe Pământ sunt disponibile cantități mici de heliu-3, care sunt extrem de greu de extras), ci este creat prin degradarea tritiului obținut artificial.

Preț

Prețul mediu al heliului-3 în 2009 a fost, conform unor estimări, de aproximativ 930 USD pe litru.

Planuri de exploatare a heliului-3 pe Lună

Heliul-3 este un produs secundar al reacțiilor care au loc la Soare și este prezent într-o anumită cantitate în vântul solar și mediul interplanetar. Heliul-3 care intră în atmosfera Pământului din spațiul interplanetar se disipează rapid înapoi, concentrația sa în atmosferă este extrem de scăzută

Ipotetic, în timpul fuziunii termonucleare, când 1 tonă de heliu-3 reacţionează cu 0,67 tone de deuteriu, se eliberează energie care echivalează cu arderea a 15 milioane de tone de petrol (cu toate acestea, fezabilitatea tehnică a acestei reacţii nu a fost studiată la moment). În consecință, populația planetei noastre din resursa lunară de heliu-3 (conform estimărilor maxime) ar putea fi suficientă pentru aproximativ cinci milenii. Problema principală rămâne realitatea extragerii heliului din regolitul lunar. După cum sa menționat mai sus, conținutul de heliu-3 în regolit este de ~ 1 g la 100 de tone. Prin urmare, pentru a extrage o tonă din acest izotop, cel puțin 100 de milioane de tone de sol ar trebui prelucrate la fața locului.