Lehet a hélium-3 a válasz?

2014.04.17. 09:00

Az egyik leggyakoribb mantra a Hold meghódítása kapcsán, hogy az ott található hélium-3 meglehetősen hosszú időre megoldhatná a Föld energiagondjait. De hogyan oldja meg, hogyan szedjük ki a Holdból, és egyáltalán, mi az a hélium-3?

 

Az utolsó kérdésre a legegyszerűbb a válasz. A hélium-3 a héliumatom egyik izotópja. Az a hélium, amit a lufikba töltünk, lényegében kizárólag két protont, két neutront és az atommag körül két elektront tartalmazó atomokból áll, a hélium-3-ból viszont az egyik neutron hiányzik. A hármas izotópból jóval kevesebb van, mint a négyesből: a Földön például minden 730 ezer hélium-4-re jut egyetlen hármas izotóp. De nem pusztán a ritkasága miatt értékes. A megfejtéshez elég a Napra néznünk: a csillagunkban zajló fúzió során, ahogy a hidrogénből hélium és energia keletkezik, az utolsó lépésben két hélium-3 atom egyesül, létre hozva a hélium-4-et és kidobva két felesleges protont. A reakció szépsége, hogy egyik végtermék sem radioaktív: ez a tökéletesen tiszta energiatermelés. Erre a maghasadáson alapuló atomreaktoraink, de még a mai, kísérleti fúziós reaktorok sem képesek.

 

he-d-reaction.gif

A hélium-3 atomokat egymásal vagy deutérium atomokkal is ütköztethetjük. Utóbbi eset természetesen gazdaságosabb, hiszen deutériumból rengeteg van a földi vizekben.

 

A Földön nagyon nehéz hélium-3-hoz jutni: az Egyesült Államoknak például néhány éve összesen 29 kg állt rendelkezésére, de azt sem természetes forrásból szerezte, hanem a nukleáris fegyverek melléktermékeként. (A bennük található trícium, vagyis hidrogén-3 izotóp ugyanis hélium-3-má bomlik.) Ez a mennyiség semmire sem elég: a becslések szerint az USA egy éves energiaellátásához 25 tonnára lenne szükség. A többi hélium-3 viszont a Föld kérge alatt, a köpeny határán található, vagyis hozzáférhetetlen.

 

De van egy másik forrás is. A Naprendszerben a legtöbb hélium-3 a Napból származik, és a napszél részeként árad a bolygók felé. A Földet leárnyékolja az erős mágneses mezeje, de a Hold porába akadálytalanul csapódhatnak be és gyűlhetnek fel a hélium-3 atomok. Nosza, bányásszuk ki a Holdból – elvégre aki a hélium-3-at birtokolja, még az olajmágnásoknál is mesésebb vagyonra tehet szert!

 

Lunar-Harvester-by-Adam-Burn-1024x513.jpg

 

Mindenképp nagyüzemi bányászatra lesz szükség. (Adam Burn: Lunar Harvester).

 

Nem eszik azonban olyan forrón a kását. A felgyűlés relatív fogalom: egy tonna regolitban csak 28 gramm hélium található, és ebből is csak 1-50 milligramm körüli a hélium-3 izotóp aránya. Ez annyit tesz, hogy az évi néhány tonnás kitermeléshez is nevetségesen nagy mennyiséget, több tízmillió tonnányi regolitot kellene felforgatni! Nyilván egy csomó más értékes anyagot is ki lehet közben nyerni a holdporból, de nem biztos, hogy a Holdat is irtózatos méretű külszíni fejtésekkel kellene elcsúfítani. És akkor még nem is beszéltünk ezen anyagok Földre való lejuttatásának hogyanjáról és mikéntjéről.

 

Képernyőkép erről: 2014-04-17 00:34:57.png

 

A hélium-3 bányászata már a filmekbe is eljutott: Sam Bell egyszemélyes holdbázisa a 2009-es Hold című filmben.

 

Talán nem lesz más választása az emberiségnek a nagy mennyiségben elérhető, tiszta energia utáni hajszában. Valószínűbb azonban, hogy a holdi hélium-3-at ott helyben, a Holdon fogjuk majd felhasználni. Üzemanyagul szolgálhat például egy állandó holdi bázisnak. Az is lehet, hogy a hélium-3 bányászata a Holdon sosem lesz jövedelmező (ellentétben például a szintén üzemanyagként is hasznosítható vízjéggel). Egy-két évszázadon belül viszont lehetséges, hogy a holdi üzemanyaggal feltankolt bányászhajók indulnak majd a Jupiterhez. Az óriásbolygó szinte teljes egészében hidrogénből és héliumból áll, és így hatalmas hélium-3 készletet is magában rejt, ami sokkal könnyebben hozzáférhető a bolygó légkörében, mint a holdporban. (Így már csak az elképesztő mágneses térrel, sugárzási övekkel, jupiteri viharokkal, gravitációval és a távolsággal kell megküzdeni.)

 

Akárhogy is, a Hold fontos marad mindegyik terv szempontjából. A holdi bányászat pedig talán a GLXP csapatok úttörő munkája nyomán fog majd beindulni.

 

Forrás: ESA, NASA, io9

 


Ha szeretnéd a magyar zászlót a Holdon látni, támogasd a Google Lunar XPRIZE versenyben részt vevő Puli Space-t az odajutásban. A Puli esélye a Holdra jutásra az, ha más csapatok mellé társulunk be és így olcsóbbá tesszük a Holdig való eljutást, ami a küldetés legköltségesebb része.Hogy minél jobb eredményt tudjunk elérni a jövőben ismindenkinek a segítségére szükségünk van - a Tiedre is. Kis Lépés Klubunkon keresztül támogathatod további fejlesztéseinket, akár rendszeres előfizetéssel is.

 

Segíts Te is, hogy Magyarország lehessen az első európai nemzet, amely eljut a Holdra!

Facebook  YouTube   Google+    Twitter

Szerző: lacalaca

9 komment

Címkék: migrate

A bejegyzés trackback címe:

https://pulispace.blog.hu/api/trackback/id/tr246044981

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

dez01 2014.04.17. 14:17:14

Az Iron Sky 2 film végén a szomorú csattanóban is fontos szerepet kap a Hélium3.....

Hu_manus 2014.04.17. 16:08:22

A hélium-3-nál kézenfekvőbb az un. tenyész reaktorok alkalmazása, melyekben ipari méretekben lehet előállítani energetikai reaktorok számára plutónium-239 és plutónium-241-es izotópokat. Olyan mennyiség is elérhető, amely megoldhatja az emberiség energia szükségletét.

]{udarauszkasz 2014.04.17. 22:54:18

@Hu_manus: A plutonium tenyesztes megoldhatna, de rendkivul veszelyes a Holdon, illetve bolygokozi urhajok szamara elfogadhato opcio lenne. Kisbolygobanyaszati bazisok energiaellatasat is fedezhetne. A Foldon viszont nem latnek szivesen ilyesmit...

[HPhD]Blokkolnam 2014.04.18. 12:09:00

Azért a cikkírónak illett volna megemlíteni a talán kevésbé scifi alternatívát a He3-hoz képest:
trícium+deuterium, a tríciumot meg maga a reaktor tenyésztené lítiumból:
www.iter.org/sci/fusionfuels

[HPhD]Blokkolnam 2014.04.18. 12:13:17

oké, végül is megemlíti:
"A reakció szépsége, hogy egyik végtermék sem radioaktív: ez a tökéletesen tiszta energiatermelés. Erre a maghasadáson alapuló atomreaktoraink, de még a mai, kísérleti fúziós reaktorok sem képesek."

A tervek szerint a deuterium-trícium reaktorok nem fognak 100 évnél hosszabb tárolást igénylő radioaktív szemetet termelni (ami a hasadásos hulladékához képest semmi, egy emberöltőnyi idő), mivel alacsony felaktiválású acélokat fognak használni.

lacalaca · http://cydonia.blog.hu 2014.04.18. 12:20:05

@[HPhD]Blokkolnam: a hélium-3 folyamatok protonokat termelnek neutronok helyett. A protonokat ugyanúgy írányíthatjuk, mint a plazma többi összetevőjét, a neutronokat nem. Az ITER-ben a neutronok aktivizálják és rombolják is majd a plazmakamra falát (igaz, hogy cserébe a gyors neutronok hozzák ki az energia döntő többségét, nem a fotonok). Valójában a radioaktivitás helyett a hatalmas neutronfluxus hatása kérdéses, ami szép lassan szétveri a fémek kristályrácsát. Ennek vizsgálatára külön berendezést kell építeni:
en.wikipedia.org/wiki/International_Fusion_Materials_Irradiation_Facility

[HPhD]Blokkolnam 2014.04.18. 12:38:00

@lacalaca: azért az ITER-nél sem szimplán úgy van, hogy a plazmára néző "first wall" sima acél lenne: a legtöbb részen berillium van (persze acélra ültetve) hogy ne szennyezze magas rendszámú elemmel a plazmát, a divertornál ahol a legnagyobb a terhelés, meg volfrám.
Szóval okos tervezéssel és anyagválasztással a neutronterhelés általi károsodás nem lesz olyan gyors hogy gazdaságilag probléma legyen (tehát hogy pl. ne kelljen fél évente lecserélni a belső részeket).

ja, és a He3-deuterium reakciónak sokkal rosszabb a hatáskeresztmetszete, összehasonlítva a trícium-deuterium fúzióval...
www-fusion-magnetique.cea.fr/gb/fusion/principes/section_efficace_gb.gif

lacalaca · http://cydonia.blog.hu 2014.04.22. 18:54:13

@[HPhD]Blokkolnam: ne aggódj, én is pezsgőt bontok majd, amikor az ITER végre beindul (és még kettőt, amikor a DEMO...) ;)

[HPhD]Blokkolnam 2014.04.22. 19:14:37

@lacalaca: igen, sajnos elég sokat csúszott már az ITER... de még a szerkezet is csak épül, és hol van még az első tríciumos plazma...

Még izgalmasak a sztellarátorok, tervezem hogy valamikor elvonatozok megnézni a Wendelstein 7-X-et Greifswald-ban, elvileg ez év végén befejezik, és első plazma jövőre várható. Jó, mondjuk ez csak sima deuterium plazmás berendezés lesz, de ha van valami ami egy Tokamak-nál is izgalmasabb (meg mérnökileg nagyobb rémálom) az egy sztellarátor :)
És ugye ki tudja mit hoz a jövő, lehet hogy a sztellarátorok "győznek majd" :)

(Az oroszok egyre többet balhéznak, hátha megemelkedik majd a fúziós kutatások büdzséje... :) )