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这种必需气体的成本为 7 000 000 欧元/公斤 - 迄今为止只能通过从核弹中提取获得,现在这家法国巨头开始做一些新的事情
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Helium-3 在许多技术应用中是必不可少的。现在法国液化空气集团开始在加拿大的一座核电站进行这项工作。

据《化学与工程新闻》报道,法国化工巨头液化空气集团将作为世界上第一家私营企业推出同位素纯氦 3 。到目前为止,世界上所有的氦 3 都是通过提取核弹制成的,这意味着生产完全掌握在超级大国政府手中。

该物质由液化空气的合作伙伴劳伦蒂斯能源合作伙伴在加拿大多伦多的达灵顿核电站生产。它是发电厂所有者、当地能源公司Ontario Power Generation的子公司。

氚,氢H-3的放射性同位素,已经在同一个发电厂中分离出来,但它已经卖光了。然而,氚分解成氦-3,现在有些以这种形式售罄。

迄今为止,稳定但极其稀有的同位素氦 3 的价格约为每升 1,000 美元。由于这种气体在正常情况下每升仅重 0.12 克,因此之前的数字意味着价格约为 800 万美元,即每公斤约 700 万欧元。

C&EN并没有提到新的生产商和新的生产方法会降低多少价格,或者是否会降低。

提高可用性有望在一定程度上缓解市场形势,但液化空气不太可能实现一次性革命。接受 C&EN 采访的 Laurentis 项目经理Jennifer Chapin表示,最初市场上只有 5,000 至 10,000 升的氦三,即每年大约 600 至 1,200 克。

相比之下,目前全球对氦 3 的总需求量约为 300,000 升,即每年约 40 公斤。该数字是根据 Transparency Market Research对 2031 年的估计以及在相同背景下呈现的现在和未来之间的年增长率计算得出的。

普通氦是同位素 4,但在所有应用中,氦 3 不能被氦 4 替代。尽管俄罗斯天然气工业股份公司 在西伯利亚的新工厂有望在未来几年缓解这种情况,但近年来也出现了氦 4 短缺。

只能在少数核反应堆中制造

Helium-3 是当今世界必不可少的气体,例如,用于研究极冷的温度,从而用于量子计算。使用普通的氦 4 很难达到低于 1 开尔文的温度,但在低于 0.87 开尔文的温度下,氦同位素 3 和 4 会分离成各自的液层。

这个事件会吞噬能量,它可以在冷机的底部积聚,即所谓的 laimennusjäähdytin(英文。稀释冰箱)。这可以达到高达 2-5 毫开尔文的温度。

氦 3 的另一个用途是在某些医学描述中。然而,根据 C&EN 的说法,大部分材料用于第三种应用:制造中子探测器。除其他外,在海关和机场使用中子探测器来探测可能的核材料走私。

氦3只能在重水电站生产,普通轻水电站不能生产。重水氢同位素氘(D或H-2)吸收反应堆中产生的中子,形成放射性氢同位素氚(T或H-3),然后分解为稳定的氦3,半衰期为超过 12 年。

重水反应堆仅占世界核电容量的5% 左右。

氚分解时,核弹中也会产生氦 3。在核弹中,氚在炸弹的中心以气态形式存在,因为少量的氚会增强钚的裂变。

由于氚的半衰期较短,必须更换氚。同时,氦3被回收。

对于核弹,氚主要是通过用中子照射锂 6 同位素产生的。锂裂变形成氦 4 和氚。(裂变通常是重元素的一种特性,但除了轻物质外,锂会破裂。)

在空气中 0.000 000 000 7%

在国内,氦三极少见。在我们大气中的低氦中,常见的同位素 4 占体积的 99.99987%,而较轻的同位素 3 是剩余的 0.00013%。

由于空气中的氦含量为 0.0005%(体积),因此地球大气中氦 3 的浓度约为 0.000 000 000 7%。因此,从空气中分离氦 3 几乎是不可能的。

天然气中含有较多的氦气,大部分常规的氦四是从天然气中分离出来的。然而,天然气中的氦是基岩铀和钍 α 衰变的结果:α 粒子也称为 He-4 核。因此,没有来自天然气的氦 3 来源。

在流行文化中,氦 3 是众所周知的,例如,来自芬兰-德国-澳大利亚的模仿电影Iron Sky (2011),其中月球的氦 3 资金的管理引发了一场核战争。

虽然提取月长石上附着的氦气用于生产能源在实践中是非常遥远的猜测,但这个主题不仅仅是电影制作人的笑话。例如,欧洲航天局 Esa 曾写过关于这种原则性可能性的文章。

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