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化学:神奇的“氦电”

来源:长理培训发布时间:2020-05-03 10:41:15

   “氦电”是一种从氦元素和它的同位素中获取的电能,是一种大有希望的新型能源。

  1868年,法国天文学家詹逊观测日食的时候,在日冕光谱中发现了氦。这种稀有气体,充斥 在宇宙空间大气层中。它无色无味,在空气中大约占整个体积的0.0005%,密度只有空气的1/7.2,是除了氢以外密度最小的气体。别看氦的数量少、密度小,但它的本领可不一般。能够应用于填充霓虹灯、电子管、飞艇和飞船,也可用于原子反应堆和加速器,冶炼和焊接金 属时还可以用作保护气体。

  当夜晚走过繁华闹市的时候,五颜六色的霓虹灯会使人感到进入一个神奇的境地,而氦在里 面发挥了重要的作用。在玻璃细管中充入氦,经过通电激发产生能量,从而能够发出浅红色的光。此外,以氦、氖为工作介质,不能够制成氦-氖激光器,在激光技术运用中发挥重要 的作用。在对某些金属进行焊接加工的时候,往往还要请氦来充当保护气。比如人们常见的 金属铝,在遇到高温的情况下,跟周围的空气很容易发生氧化反应而生成氧化铝,所以,对其 进行焊接十分困难。如果在铝的周围用氦保护起来,使铝锐离与空气的接触,再来焊接就会 很容易进行。

  人类社会进入20世纪90年代之后,科学家利用氢的同位素氚和氚进行控制性瓜,取得突破性 的进展。作为这种受控热核反应重要元素的氚,在自然界中并不存在,需要从核反应中获取。因此,美国科学家提出一个以氦的同位素氦-3代替氚的新设想。这样,受控热核反应装置既不存在放射性,又可以用氚反应的体积小,结构简单,造价也低。现在,人类探测到月 球表面覆盖着的一层由岩悄、粉尘、角砾岩和冲击玻璃组成的细小颗粒状物质。这层月壤富含由太阳风粒子积累所形成的气体,如氢、氦、氖、氩、氮等。这些气体在加热到700℃时,就可以全部释放出来,其中,氦-3气体是进行核聚变反应发电的高效燃料,在月壤中的资源 总量可以达到100-500万吨。另据计算,从月壤中每提炼出一吨氦3。还可以获得约6300吨氢气、700吨氮气和1600吨含碳气体(CO、CO2)。所以,通过采取一定的技术措施来获得这些气体,对于人类得到新的能源和维持永久性月球基地十分必要。

  随着航天技术发展,科学家已设计出一种装置来收集月壤中的氦-3,经试验证实,利用氚和氦-3的热核聚变反应是最理想的一种核聚变反应,它转换为电能的效率最高,而产生的放射性最低。如果今后每年能够从月壤中开采1500吨氦-3,就能够满足世界范围内的能源需要。若再考虑到其它星球上的氦-3,那么,利用氦能发电的前景将是无比乐观的。

责编:郝悦浩

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