嫦娥五号带回月壤含稀有核反应燃料，100吨产生能源够全人类用1年
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【嫦娥五号带回月壤含稀有核反应燃料，100吨产生能源够全人类用1年】
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近年来 ， 随着我国航空航天事业的高速发展 ， 不仅在空间站建设方面取得重大成果 ， 就在在6月5日刚刚成功发射神舟十四号载人飞船 ， 入轨后将采用自主快速交会对接模式 ， 对接于天和核心舱径向端口 ， 与天和核心舱及天舟三号、天舟四号货运飞船形成组合体 。 在今年将陆续发射2个实验舱和一艘货运飞船及一艘载人飞船 ， 不断完善我国的空间实验站 。 在探索火星上也是完成了环绕、着陆以及巡视火星的的任务 。 而在月球的探索上 ， 我国发射的嫦娥五号也采集了1.731公斤珍贵的月球土壤样本 ， 并从月球成功带回 ， 提供了宝贵的样品以对月球的资源及演化史进行研究 。
自从取回月壤后 ， 通过仪器中子活化对月壤样品近两年时间的研究处理分析 ， 科学家测出了嫦娥五号月球样本中的40多种元素 ， 对比美国阿波罗宇航员带回的月球样品发现土壤成分含量差异较大 。 当然 ， 由于两者在月球上的着陆点相距甚远 ， 不同地方的元素组成和含量存在差异也是正常的 。
美国阿波罗登月带回的月球土壤研究认为 ， 大约在28亿年前月球就已经停止内部地质运动 ， 但是阿波罗月球土壤非常古老 ， 相比之下 ， 中国嫦娥五号采集带回的月球土壤十分年轻大概是20亿年 ， 认为起码在20亿年前月球还是存在地质活动的 ， 与之前科学家的推测的月球“死亡”停止内部地质活动的时间相差较大 。
月球土壤研究发现新的成果
近日 ， 中国科学家团队对月壤颗粒中的氦原子进行研究发现 ， 月壤中钛铁矿颗粒表面都存在一层非晶玻璃 。 在玻璃层与晶体的界面附近观测到大量5~25nm大小的氦气泡 ， 而颗粒内部却没有氦气泡存在 。 研究人员认为 ， 氦原子首先由太阳风注入钛铁矿晶格中 ， 之后在晶格沟道扩散效应下 ， 氦会逐渐释放出来 。 而颗粒表层玻璃原子无序堆积结构 ， 阻挡了氦原子的释放 ， 被在释放过程中被捕获并逐渐储存起来 ， 最后形成了氦气泡 。
氦气泡的重要意义？
因为从这些氦气泡中可以提取到氦-3可以作为能源材料使用 ， 氦-3在核聚变热核反应堆过程中无中子 ， 没有核辐射产生 ， 不会对工作人员造成损伤 ， 也不会对环境造成污染 ， 是一种完美可控的核聚变燃料 。 而且氦-3的能量效率非常高 ， 100吨的氦-3通过核聚变电站反应堆产生的能量可以供应全球使用1年 ， 这意味着月球上氦-3的储量如果被利用足够人类使用1万年了 。 这也为未来月球氦-3的原位开采利用奠定了理论基础 ， 对探寻月球资源的有效利用路径具有重要意义 。 也是当今国际社会极具战略性的资源 。
如何提取氦-3
以往的研究认为 ， 氦-3溶解在月壤颗粒中 ， 要从颗粒中提取氦-3需要在700℃以上的高温条件 ， 这样提取氦-3不但消耗大量能量 ， 效率也差 。 而且想要在月球上原位开采 ， 提取所需的能量也是很大的问题 ， 并不利于开发氦-3资源 。
最新研究表明 ， 通过对嫦娥五号带回的土壤样品的研究 ， 发现机械破碎方法有可能在常温下提取气泡形式储存的氦-3 ， 不需要加热至高温700℃的苛刻条件 。 而且 ， 储存氦气泡的钛铁矿具有弱磁性 ， 可以通过磁筛选与其他月壤颗粒分开 ， 剔除其他物质的干扰 。
氦-3的作用
氦-3是氦的一种同位素 ， 在能源、科学研究等领域具有重要应用价值 ， 另外 ， 氦-3是获得极低温环境的关键制冷剂 ， 是超导、量子计算、拓扑绝缘体等前沿研究领域的必需物质 。
可惜在地球上 ， 氦-3的储量确是特别稀缺 ， 仅有0.5吨左右 ， 远远无法满足现有需求 ， 更别说当成核聚变燃料解决能源问题了 。 氦-3是太阳风的重要成分 ， 月球由于常年受太阳风的辐照 ， 加上没有磁场和大气层的阻挡 ， 太阳风中的氦-3可以直达月球表面并储存在月壤中 ， 而其含量估计多达110万吨以上 。
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