我国科学家：“月壤玻璃”为捕获和保存氦-3的关键物质

据央视新闻报道，最近几天，中国科学院宁波材料技术与工程研究所，钱学森实验室，中国科学院物理研究所，南京大学等联合团队，探测并研究了嫦娥五号月壤颗粒中的氦原子发现月壤中钛铁矿颗粒表面有一层无定形玻璃研究人员在玻璃层中观测到大量直径约为5 ~ 25 nm的氦泡，且大部分位于玻璃层与晶体的界面附近但是粒子内部的晶体中基本没有氦泡鉴于氦在钛铁矿中的高溶解度，研究人员认为氦原子首先被太阳风注入钛铁矿晶格中，然后在晶格的通道扩散作用下氦会逐渐释放出来可是，表面玻璃具有无序的原子堆积结构，限制了氦原子的释放，氦原子被捕获并逐渐储存，形成气泡

据中科院宁波材料技术与工程研究所网站消息，氦—3作为氦的同位素，在能源，科研等领域具有重要的应用价值比如作为受控核聚变的燃料，氦—3核聚变产生的能量是采矿的250倍，铀—235核裂变反应的12.5倍100吨氦—3核聚变产生的能量可以供应全球一年，氦—3核聚变过程更加清洁可控，没有中子二次辐射的危险此外，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备材料而地球上的氦元素主要是氦—4，氦—3的储量只有0.5吨左右，远远不能满足现有需求

氦—3是太阳风的重要成分，月球因为常年受到太阳风的照射，储存了大量的氦—3但是为什么月球富含战略资源氦—3呢氦—3以什么形式储存在月球上这些问题没有明确的答案探索月球资源，特别是氦—3的含量，分布和开采，已成为国际深空探测的必然趋势和主要任务因此，自20世纪末以来，世界各地掀起了新一轮的月球淘金热，将探月工程和科学研究推向了新的高潮但如何原位高效开采氦—3仍是一个科技难题之前的研究认为氦—3溶解在月球土壤颗粒中，氦—3的提取受到扩散速率的限制，需要700℃以上的高温，不仅耗能高，而且速度慢，不利于月球原位开采因此，搞清楚氦—3在月球土壤中的存储形式，对于了解月球如何捕获氦—3，以及未来如何开发利用氦—3资源非常重要

本站了解到，研究团队的工作表明，有望通过机械粉碎的方法提取在室温下以气泡形式储存的氦—3，而无需加热到高温而且钛铁矿磁性较弱，可以通过磁筛与其他月壤颗粒分离，便于在月球上就地开采通过进一步计算，研究人员发现气泡中氦原子的数密度达到50—192 He/nm3，压力极高根据月球上钛铁矿的总量，以气泡形式储存的氦—3总量可能高达26万吨如果全部用于核聚变，可以满足全球2600年的能源需求这些结果不仅为氦—3在月球上的富集机制提供了新的见解，也为未来在月球上原位开发利用氦—3奠定了理论基础，对探索月球资源的有效利用路径具有重要意义

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