Обява

**дядо владо** · 18-10-20, 10:53

За хелия не разбирам, но бягам от сайтовете (особенно руските) които искат регистрация и абонамент (пък бил той и безплатен)

**santaclash** · 18-10-20, 11:04

Бледи са ми малко спомените от химията. Щом е с "3" отзад, това е някакъв изотоп на хелия. Сам енергия не може да даде, но ако влезе в реакция с нещо друго, дори в минимално количество, може да има потенциал за отдаване на огромно количество енегрия. Как обаче се контролира процесът на практика и възможен ли е въобще при днешното развитие на техника...ще пише нейде из специализираната литература.

**Ясен** · 18-10-20, 11:06

Това е рядък изотоп на хелия, дошъл още от първите минути след Големия Взрив. Няма естествен процес който го произвежда след тези първи няколко минути, за сметка на това в звездите се изразходва по няколко механизма.

Впрочем той на Земята е рядък, звездите и газовите планети го съдържат в по-големи количества и в значително по-голяма концентрация.

Земята е малка планета със скромна гравитация, а хелият (и двата изотопа, 3 и 4) е много лек. Малкото хелий който е успяла да задържи Земята при образуването си, бавно се изпуска в атмосферата, откъдето отлита в Космоса защото нямаме достатъчно гравитация.

Радиоактивните вещества в Земята (уран, торий и продуктите на разпадането им) при разпадането си изпускат хелий-4, който допълнително разрежда и без това оскъдния хелий-3 който имаме в някои находища.

В момента хелий-3 се използва за много малко работи, в частност в инсталации за охлаждане до много ниски температури, където се използва способността му да се разделя в течно състояние от хелий-4 в някакъв интервал от температури.

Как ще се прави енергия от него е все още нерешен въпрос.

Има няколко "преспективни" термоядрени реакции, с които евентуално, някой ден, ако имаме късмет и тн - ще си произвеждаме енергия. По необходимост, в тях ще се ползват изотопи на водорода (водород-1 и водород-2) и ето този хелий-3. В различните конструкции на термоядрените бомби се ползвт още литий-6, литий-7 и берилий-9. Все изотопи на леки елементи от началото на Периодичната таблица.

Всички останали (по-тежки) атоми са немислими към днешния момент за използване в термоядрени реакции защото изискват безумни температури, които засега нямаме и надежда да контролираме.

В цялата тази (засега чисто теоретична и експериментална) мешавица, хелий-3 изпъква със способността си да участва в термоядрени реакции без отделяне на неутрони.

Това е важно, защото инсталациите за термоядрена енергия и без това са на ръба на нашите инженерни способности (всъщност и отвъд ръба, ама се надяваме да е наблизо).

Неутроните имат няколко крайно неприятни способности - те предизвикват радиоактивност в конструктивните материали наоколо, влошават механичните им качества, проникват дълбоко и изискват цял допълнителен вид защита.

При сега използваните ядрени реактори с уран, неутроните са неизбежни, но са решим проблем. В частност, за защита се ползва вода. При термоядрените реактори обаче ще се работи с едни други налягания и температури и ще има едни други изисквания пред конструктивните материали и защитата.

Ако можем да пропуснем разправията с неутроните, животът на конструкторите на термоядрени реактори ще е много по-прост.

Затова и се предполага, че хелий-3 ще бъде стратегическа суровина в близкото бъдеще.

Защо от Луната - идеята е, че в горния слой реголит (това което Луната има вместо почва) се е задържал хелий-3 от слънчевия вятър, в много по-сгодна пропорция спрямо хелий-4. Дали и как ще се добива хелий-3 оттам - не знаем още. Но знаем че го има.

**s_s1** · 18-10-20, 13:33

Първоначално публикуван от дядо владо Преглед на мнение

За хелия не разбирам, но бягам от сайтовете (особенно руските) които искат регистрация и абонамент (пък бил той и безплатен)

Хелий-3 като гориво

Вторият, преработен подход за използване на контролирана термоядрена енергия включва използването на 3 2 he и деутерий като суровини. Резултатът от такава реакция ще бъде хелий-4 йон и високоенергийни протони.

На теория тази технология има следните предимства:

Висока ефективност, тъй като електростатично поле се използва за контрол на йонния синтез. Кинетичната енергия на протоните се преобразува директно в електричество чрез преобразуване в твърдо състояние. Не е необходимо да се строят турбини, които се използват в атомните електроцентрали за преобразуване на протонната енергия в топлина;
По-ниски капиталови и оперативни разходи в сравнение с други видове електроцентрали;
Нито въздухът, нито водата са замърсени;
Относително малки размери поради използването на модерни компактни инсталации;
Няма радиоактивно гориво.

Критиците обаче отбелязват значителната „влага“ на подобно решение. В най-добрия случай търговската употреба на термоядрения синтез ще започне не по-рано от 2050 г..

Сред всички изотопи на химичния елемент с атомно число 2 се откроява хелий-3. Това може да бъде описано накратко със следните свойства: той е стабилен (т.е. не претърпява трансформации в резултат на радиация), има свръхтечни свойства в течна форма и има относително ниска маса.

Видео за образуването на хелий-3 във Вселената

В това видео физикът Даниил Потапов ще ви разкаже как се е образувал хелий-3 във Вселената, каква роля е изиграл при формирането на Вселената:

ХИПОТЕЗИ, ФАКТИ, ПРИЧИНИ

Лунният хелий-3 е термоядреното гориво на бъдещето.

Коментар от автора на сайта: С активирането на американската Лунна космическа програма все по-често се чува, че заедно с наличието на вода, на Луната има огромни запаси от изотоп хелий-3 - горивото на ядрената енергия на бъдещето. Така ли е, какви перспективи обещава на човечеството, трябва ли изобщо да изследваме Луната и как това може да се направи - ето само малък списък с въпроси, отговорите на които ще разберете в тази статия, която е главата „Хелий-3“ от книгата на академик от Руската академия на науките Ерик Михайлович Галимов "Концепции и грешни изчисления: Фундаментални космически изследвания в Русия през последните двадесет години. Двадесет години безплодни усилия."

Фактът, че Луната е обогатена с хелий-3, е известен още от доставянето на първата лунна материя на Земята. В пробите от лунната почва, донесени от американски астронавти по време на експедициите на Аполон и доставени от съветския автоматичен космически кораб Luna, относителната концентрация на хелиевия изотоп 3 He (съотношението 3 He / 4 He) се оказва хиляда пъти по-висока, отколкото в наземния хелий. Това е резултат от облъчване от незащитената атмосфера на лунната повърхност с корпускуларно излъчване от слънцето. В продължение на милиарди години атомите на елементи, излъчвани от Слънцето, са вградени в повърхностния прашен слой (реголит) на Луната, най-вече - водород и хелий в изотопното съотношение, присъщо на Слънцето. Друг факт - че 3 не е ефективно термоядрено гориво - е бил известен на физиците още по-рано. През тези години обаче от тези факти не е направен практически извод. Енергията на Земята се осигурява от бързо развиващото се производство на нефт и газ. Ядрената енергия се основаваше на наличните уранови суровини. Контролирано термоядрено сливане не се извършва дори при по-простата реакция на деутерий с тритий. На Земята хелий-3 отсъства в промишлени количества.

В края на 80-те - началото на 90-те. се появиха публикации за възможното използване на Луната като източник на енергия за земята. Например, предложени са проекти за прехвърляне на слънчева енергия, събрана на лунната повърхност под формата на фокусиран високочестотен лъч, на Земята. Беше изразена и идеята за извличане и доставяне на лунен хелий-3. По-специално ентусиаст на тази идея беше американският астронавт Харолд Шмит, който посети Луната. Той написа сериозна книга за възможността за използване на хелий-3.

Призоваване за връщане към лунните изследвания, в допълнение към конкретна и спешна изследователска задача вътрешна структура Луна, постоянно споменавана като задача, която трябва да се има предвид като далечна перспектива, развитието на ресурсите на лунния хелий-3.

Мисля, че днес не предвиждаме напълно какво ще ни даде изследването на Луната и следователно пристъпваме към това несигурно, плахо и със закъснение. Неведнъж ми се е налагало да пиша за факта, че изследването на Луната е от голямо значение за фундаменталната геология. Реконструкцията на ранната история на Земята, появата на атмосферата, океаните и живота на нея е невъзможна без изучаване на Луната. Макар и просто защото следите от първите 500-600 милиона години от историята на Земята са напълно изтрити в нейните геоложки анали и са оцелели на Луната. И тъй като Луната и Земята представляват генетично единна система.

Хелий три. Странна и неразбираема фраза. Независимо от това, колкото по-далеч отиваме, толкова повече ще го чуваме. Защото според експерти именно хелий-три ще спаси света ни от предстоящата енергийна криза. И в това предприятие най-активната роля е възложена на Русия.

Луна

Обещаващата термоядрена енергетика, която използва за основа реакцията на деутерий-тритиев синтез, въпреки че е по-безопасна от ядрената енергия за делене, която се използва в съвременните атомни електроцентрали, все още има редица значителни недостатъци.

Първо, тази реакция освобождава много по-голям (с порядък!) брой високоенергийни неутрони. Нито един от известните материали не може да издържи на такъв интензивен поток от неутрони за повече от шест години, въпреки факта, че има смисъл да се направи реактор с експлоатационен живот от поне 30 години. Следователно, първата стена на тритийния термоядрен реактор ще трябва да бъде заменена - и това е много сложна и скъпа процедура, която също е свързана със спиране на реактора за доста дълго време.
Второ, е необходимо да се предпази магнитната система на реактора от мощно неутронно излъчване, което усложнява и съответно увеличава цената на конструкцията.
ТретоСлед края на експлоатацията много елементи от структурата на тритиевия реактор ще бъдат силно активни и ще изискват дългосрочно изхвърляне в специално създадени съоръжения за съхранение.

В случай на използване на деутерий с изотоп на хелий-3 вместо тритий в термоядрен реактор, повечето от проблемите могат да бъдат решени. Интензивността на неутронния поток спада 30 пъти - съответно е възможно лесно да се осигури експлоатационен живот от 30-40 години. След края на експлоатацията на хелиевия реактор не се генерират отпадъци на високо ниво, а радиоактивността на структурните елементи ще бъде толкова ниска, че да могат да бъдат погребани буквално в градското сметище, леко поръсено със земя.

Какъв е проблема? Защо все още не използваме толкова изгодно термоядрено гориво?

На първо място, защото този изотоп е изключително малък на нашата планета. Ражда се в Слънцето, поради което понякога се нарича „слънчев изотоп“. Общата му маса там надвишава теглото на нашата планета. Хелий-3 се пренася в околното пространство от слънчевия вятър. Магнитното поле на Земята отклонява значителна част от този вятър и затова хелий-3 съставлява само една трилионна част от земната атмосфера - около 4000 т. На самата Земя е още по-малко - около 500 кг.

Този изотоп е много по-голям на Луната. Там той е разпръснат в лунната почва "реголит", която е подобна по състав на обикновената шлака. Говорим за огромни - практически неизчерпаеми резерви!

Анализ на шест проби от почвата, донесени от експедициите на Аполон и две проби, доставени от съветските автоматични станции " Луна”, Показа, че реголитът, покриващ всички морета и плата на Луната, съдържа до 106 тона хелий-3, който би осигурил нуждите на енергията на Земята, дори няколко пъти увеличена в сравнение със съвременната, в продължение на хилядолетие! Според съвременните оценки резервите на хелий-3 на Луната са с три порядъка по-големи - 109 тона.

В допълнение към Луната, хелий-3 може да се намери в плътната атмосфера на гигантски планети, а според теоретичните оценки запасите му само на Юпитер са 1020 тона, което би било достатъчно за енергията на Земята до края на времето.
Проекти за производство на хелий-3

Реголитът покрива Луната със слой с дебелина няколко метра. Реголитът на лунните морета е по-богат на хелий от реголита на планинските райони. 1 кг хелий-3 се съдържа в приблизително 100 000 тона реголит.

Следователно, за да се извлече скъпоценният изотоп, е необходимо да се обработи огромно количество ронлива лунна почва.

Като се вземат предвид всички характеристики, технологията за извличане на хелий-3 трябва да включва следните процеси:

1. Извличане на реголит.

Специални „комбайни“ ще събират реголит от повърхностния слой с дебелина около 2 м и ще го доставят до пунктовете за обработка или ще го обработват директно в процеса на добив.

2. Отделяне на хелий от реголита.

Когато реголитът се нагрява до 600 ° C, се освобождава (десорбира) 75% от хелия, съдържащ се в реголита; при нагряване до 800 ° C се освобождава почти целият хелий. Предлага се нагряването на прах да се извършва в специални пещи, като се фокусира слънчева светлина или пластмасови лещи, или огледала.

3. Доставка до Земята космически кораби многократно.

Когато се добива хелий-3, от реголита се извличат и множество вещества: водород, вода, азот, въглероден двуокис, азот, метан, въглероден окис - които могат да бъдат полезни за поддържане на лунния индустриален комплекс.

Проектът на първия лунен комбайн, предназначен за обработка на реголит и извличане на изотопа хелий-3 от него, беше предложен от групата на Й. Кулчински. В момента частни американски компании разработват няколко прототипа, които очевидно ще бъдат представени на състезанието, след като НАСА вземе решение за характеристиките на бъдещата експедиция до Луната.

Ясно е, че освен доставянето на комбайни до Луната, ще трябва да бъдат изградени складови помещения, обитавана база (за обслужване на целия комплекс от оборудване), космодром и много други. Въпреки това се смята, че високите разходи за създаване на развита инфраструктура на Луната ще се изплатят значително по отношение на факта, че идва глобална енергийна криза, когато традиционните видове енергийни източници (въглища, нефт, природен газ) ще трябва да бъдат изоставени.
Основният технологичен проблем

Има един важен проблем по пътя към създаването на енергийната индустрия, базирана на хелий-3. Факт е, че реакцията деутерий-хелий-3 е много по-трудна за провеждане от реакцията деутерий-тритий.

На първо място, изключително трудно е да се запали смес от тези изотопи. Очакваната температура, при която ще се проведе термоядрена реакция в деутериево-тритиева смес, е 100-200 милиона градуса. Когато се използва хелий-3, необходимата температура е с два порядъка по-висока. Всъщност трябва да запалим малко слънце на Земята.

Историята на развитието на ядрената енергетика обаче (последния половин век) показва увеличение на генерираните температури с порядък в рамките на 10 години. През 1990 г. хелий-3 вече е изгорен на европейския токамак JET, докато получената мощност е 140 kW. Приблизително по същото време температурата, необходима за започване на реакция в деутериево-хелиева смес, беше достигната в американския токамак TFTR.

Запалването на сместа обаче е все още половин успех. Недостатъкът на термоядрената енергия е трудността да се получат практически връщания, тъй като работната среда е плазма, нагрята до много милиони градуси, която трябва да се поддържа в магнитно поле.

Експерименти с укротяване на плазмата се провеждат в продължение на много десетилетия, но едва в края на юни миналата година в Москва представители на редица страни подписаха споразумение за изграждането в южната част на Франция в град Кадараш на Международния експериментален термоядрен реактор (ITER), прототип на практична термоядрена електроцентрала. ITER ще използва деутерий с тритий като гориво.

Един реактор за синтез на хелий-3 ще бъде структурно по-сложен от ITER и засега дори не е в проекти. И въпреки че експертите се надяват през следващите 20-30 години да се появи прототип на реактор с хелий-3, засега тази технология остава чиста фантазия.

Въпросът за производството на хелий-3 беше анализиран от експерти по време на изслушване относно бъдещото изследване и изследване на Луната, проведено през април 2004 г. в Подкомисията по космос и аеронавтика към Научния комитет на Камарата на представителите на САЩ. Заключението им беше еднозначно: дори в далечното бъдеще добивът на хелий-3 на Луната е напълно нерентабилен.

Както отбелязва Джон Логсдън, директор на Института за космическа политика във Вашингтон, окръг Колумбия: „Американската космическа общност не разглежда добива на хелий-3 като сериозно оправдание за завръщане на Луната. Летенето там за този изотоп е като изпращане на Колумб в Индия за получаване на уран преди петстотин години. Можеше да го донесе и би го донесъл, само че в продължение на няколкостотин години никой нямаше да знае какво да прави с него.
Производството на хелий-3 като национален проект

„Сега говорим за термоядрената енергия на бъдещето и за нов екологичен вид гориво, което не може да се произвежда на Земята. Говорим за индустриалното развитие на Луната за добив на хелий-3 ".

Това изявление на Николай Севастянов, ръководител на ракетно-космическата корпорация „Енергия“, беше възприето от руските научни наблюдатели като заявление за формиране на нов „национален проект“.

Всъщност една от основните функции на държавата, особено през 20-ти век, беше само формулирането на задачи за обществото на ръба на въображението. Това също важи съветска държава: електрификация, индустриализация, създаване атомна бомба, първият спътник, завоят на реките.

Днес в Руската федерация държавата се опитва, но не може да формулира задачи на ръба на невъзможното. Държавата се нуждае от някой, който да му покаже националния проект и да обоснове ползите, които произтичат от този проект на теория. Програмата за разработване и производство на хелий-3 от Луната до Земята с цел осигуряване на термоядрена енергия с гориво в идеалния случай отговаря на тези изисквания.

„Просто мисля, че има дефицит в някои големи технологични проблеми“, каза Александър Захаров, доктор по физика и математика, научен секретар на Института за космически изследвания на Руската академия на науките. - Може би поради това всички тези разговори за извличането на хелий-3 на Луната за термоядрена енергия се появиха наскоро. Ако Луна - източник на минерали, а оттам да носи този хелий-3, а на Земята няма достатъчно енергия ... Всичко това е разбираемо, звучи много красиво. И за това е лесно, може би, да убедиш влиятелните хора да разпределят пари. Мисля, че това е правилно ".

Хелийът е инертен газ от 18-та група периодичната таблица... Това е вторият най-лек елемент след водорода. Хелийът е газ без цвят, мирис и вкус, който става течен при температура от -268,9 ° C. Точките му на кипене и замръзване са по-ниски от тези на всяко друго известно вещество. Това е единственият елемент, който не се втвърдява при охлаждане под нормално атмосферно налягане. За да се втвърди хелий, са ви необходими 25 атмосфери при температура 1 К.
История на откритията

Хелий е открит в газообразната атмосфера около слънцето от френския астроном Пиер Янсен, който през 1868 г., по време на затъмнение, открива ярко жълта линия в спектъра на слънчевата хромосфера. Първоначално се смяташе, че тази линия представлява елемента натрий. През същата година английският астроном Джоузеф Норман Локър наблюдава жълта линия в слънчевия спектър, която не съответства на известните натриеви линии D 1 и D 2 и затова той я нарича линия D 3. Локиер заключи, че това е причинено от вещество в Слънцето, непознато на Земята. Той и химикът Едуард Франкланд използваха гръцкото име за слънцето, "хелиос", в елемента.

През 1895 г. британският химик сър Уилям Рамзи доказал съществуването на хелий на Земята. Той взе проба от минерала, съдържащ уран, и след изследване на газовете, образувани при нагряването му, установи, че ярко жълтата линия в спектъра съвпада с линията D 3, наблюдавана в слънчевия спектър. Така най-накрая новият елемент беше инсталиран. През 1903 г. Рамзи и Фредерик Соду установяват, че хелийът е продукт на спонтанното разпадане на радиоактивни вещества.
Разпространение в природата

Масата на хелия е около 23% от общата маса на Вселената, а елементът е вторият по разпространение в космоса. Той е концентриран в звезди, където се образува от водород в резултат на термоядрен синтез. Въпреки че в земната атмосфера хелийът се намира в концентрация от 1 част на 200 хиляди (5 ppm) и се намира в малки количества в радиоактивни минерали, метеоритно желязо и в минерални извори, големи количества от елемента се намират в САЩ (особено в Тексас, Нова Мексико, Канзас, Оклахома, Аризона и Юта) като компонент (до 7,6%) на природния газ. Малки резерви са открити в Австралия, Алжир, Полша, Катар и Русия. IN земна кора концентрацията на хелий е само около 8 части на милиард.
Изотопи

Ядрото на всеки хелиев атом съдържа два протона, но подобно на други елементи, има изотопи. Те съдържат от един до шест неутрона, така че масовите им числа варират от три до осем. Стабилните са елементите, в които масата на хелия се определя от атомните числа 3 (3 He) и 4 (4 He). Всички останали са радиоактивни и много бързо се разлагат в други вещества. Земният хелий не е оригиналният компонент на планетата, той се е образувал в резултат на радиоактивен разпад. Алфа частиците, излъчвани от ядрата на тежки радиоактивни вещества, са ядрата на изотопа 4 He. Хелийът не се натрупва в големи количества в атмосферата, тъй като гравитацията на Земята е недостатъчна, за да не може постепенно да избяга в космоса. Следите от 3 He на Земята се обясняват с отрицателното бета разпадане на редкия елемент водород-3 (тритий). 4 Той е най-често срещаният от стабилните изотопи: съотношението между 4 атома към 3 атома He е около 700 хиляди към 1 в атмосферата и около 7 милиона към 1 в някои минерали, съдържащи хелий.

Физически свойства на хелия

Точките на кипене и топене на този елемент са най-ниски. Поради тази причина хелий съществува, освен при екстремни условия. Той се разтваря по-малко във вода от всеки друг газ и скоростта на дифузия преминава твърди вещества три пъти повече от въздуха. Индексът му на пречупване е най-близък до 1.

Топлинната проводимост на хелия е на второ място след топлопроводимостта на водорода и неговата специфична топлина е необичайно висока. При нормални температури той се загрява по време на разширяване и под 40 K се охлажда. Следователно, при T<40 K гелий можно превратить в жидкость путем расширения.

Елементът е диелектрик, ако не е в йонизирано състояние. Подобно на други благородни газове, хелийът има метастабилни енергийни нива, които му позволяват да остане йонизиран в електрически разряд, когато напрежението остане под йонизационния потенциал.

Хелий-4 е уникален с това, че има две течни форми. Общият се нарича хелий I и съществува при температури от точката на кипене от 4,21 K (-268,9 ° C) до около 2,18 K (-271 ° C). Под 2,18 К топлопроводимостта от 4 He става 1000 пъти по-голяма от тази на медта. Тази форма се нарича Хелий II, за да се различава от нормалната форма. Той е свръхтечен: вискозитетът е толкова нисък, че не може да бъде измерен. Хелий II се разпространява в тънък филм на повърхността на всяко вещество, което се докосва и този филм тече без триене дори срещу гравитацията.

По-малкото количество хелий-3 образува три различни течни фази, две от които са свръхтечни. Свръхфлуидност в 4 Той е открит от съветски физик в средата на 30-те години, а същото явление в 3 Той е забелязан за първи път от Дъглас Д. Ошеров, Дейвид М. Лий и Робърт С. Ричардсън от САЩ през 1972 г.

Течна смес от два изотопа хелий-3 и -4 при температури под 0.8 K (-272.4 ° C) е разделена на два слоя - почти чист 3 He и смес от 4 He с 6% хелий-3. Разтварянето на 3 He в 4 He е придружено от охлаждащ ефект, който се използва при проектирането на криостати, при които температурата на хелий пада под 0,01 K (-273,14 ° C) и се поддържа при тази температура в продължение на няколко дни.

Връзки

При нормални условия хелийът е химически инертен. В екстремни случаи е възможно да се създадат връзки на елемент, които не са стабилни при нормална температура и налягане. Например, хелийът може да образува съединения с йод, волфрам, флуор, фосфор и сяра, когато е изложен на електрически нажежен разряд, когато е бомбардиран с електрони или в плазмено състояние. По този начин са създадени HeNe, HgHe 10, WHe 2 и молекулни йони He 2 +, He 2 ++, HeH + и HeD +. Тази техника също направи възможно получаването на неутрални молекули He 2 и HgHe.
Плазма

Във Вселената йонизираният хелий е преобладаващо разпространен, чиито свойства се различават значително от молекулния хелий. Неговите електрони и протони не са свързани и той има много висока електрическа проводимост дори в частично йонизирано състояние. Заредените частици са силно повлияни от магнитни и електрически полета. Например в слънчевия вятър хелиевите йони, заедно с йонизирания водород, взаимодействат с магнитосферата на Земята, причинявайки северното сияние.

Field Discovery в САЩ

След пробиване на кладенец през 1903 г. в Декстър, Канзас, се получава негорим газ. Първоначално не беше известно, че съдържа хелий. Какъв газ е открит, е определен от геолога на щата Еразъм Хауърт, който е събрал неговите проби, а в Университета в Канзас, с помощта на химиците Кади Хамилтън и Дейвид Макфарланд, е установено, че той съдържа 72% азот, 15% метан, 1% водород и 12% не е идентифициран. Чрез последващи анализи учените установяват, че 1,84% от пробата е хелий. Така те научиха, че този химичен елемент присъства в огромни количества в недрата на Великите равнини, откъдето може да бъде извлечен от природен газ.
Индустриално производство

Това направи САЩ водещият производител на хелий в света. По предложение на сър Ричард Трелфол, американският флот финансира три малки пилотни инсталации за приготвяне на това вещество по време на Първата световна война, за да осигури баражни балони с лек, негорим газ за повдигане. Общо 5700 m 3 от 92% Той е произведен по тази програма, въпреки че преди това са произведени само по-малко от 100 литра газ. Част от този обем е използван в първия хелиев дирижабъл в света, C-7, който направи първото си пътуване от Хамптън Роудс до Болинг Фийлд на 7 декември 1921 г.

Въпреки че нискотемпературният процес на втечняване на газ по това време не е бил достатъчно развит, за да бъде значим по време на Първата световна война, производството продължава. Хелийът се използва главно като лифтов газ в самолетите. Търсенето на него нараства по време на Втората световна война, когато се използва при екранирано дъгово заваряване. Елементът беше важен и в проекта за атомна бомба в Манхатън.

Национален резерват на САЩ

През 1925 г. правителството на Съединените щати създава Националния хелиев резерват в Амарило, Тексас, с цел да осигури военни дирижабли във война и търговски дирижабли в мирно време. Използването на газ намалява след Втората световна война, но запасът е увеличен през 50-те години на миналия век, за да подкрепи, наред с други неща, доставката му като охлаждаща течност, използвана при производството на кислородно-водородно ракетно гориво по време на космическата надпревара и Студената война. Използването на хелий в Съединените щати през 1965 г. е осем пъти по-голямо от пиковото потребление по време на войната.

След приемането на закона за хелия от 1960 г. минно бюро сключи договор с 5 частни предприятия за извличане на елемента от природен газ. За тази програма е изграден 425-километров газопровод, който свързва тези централи с държавно частично изчерпано газово находище близо до Амарило в Тексас. Хелиево-азотната смес се изпомпва в подземното хранилище и остава там, докато възникне необходимост.

До 1995 г. бяха събрани милиард кубически метра запаси, а дългът на Националния резерв беше 1,4 млрд. Долара, което накара Конгреса на САЩ да го прекрати през 1996 г. След закона от 1996 г. за приватизацията на хелий, Министерството на природните ресурси започна ликвидацията на хранилището през 2005 г.

Чистота и обем на продукцията

Хелий, произведен преди 1945 г., е бил около 98% чист, с останалите 2% азот, което е било достатъчно за дирижабли. През 1945 г. е произведено малко количество от 99,9% газ за използване при дъгова заварка. Към 1949 г. чистотата на получения елемент достига 99,995%.

През годините САЩ са произвели над 90% от търговския хелий в света. От 2004 г. се произвеждат годишно 140 милиона m 3, 85% от които са в САЩ, 10% се произвеждат в Алжир, а останалите - в Русия и Полша. Основните източници на хелий в света са газовите находища в Тексас, Оклахома и Канзас.
Процес на получаване

Хелий (98,2% чист) се изолира от природния газ чрез втечняване на други компоненти при ниски температури и високо налягане. Адсорбцията на други газове върху охладен активен въглен постига 99,995% чистота. Малко количество хелий се получава чрез втечняване на въздух в голям мащаб. От 900 тона въздух могат да се получат около 3,17 кубически метра. м газ.

Приложения

Благородният газ намери приложение в различни области.

Хелий, чиито свойства позволяват да се получат свръхниски температури, се използва като охлаждащ агент в Големия адронен колайдер, свръхпроводящи магнити за ЯМР машини и ядрено-магнитен резонансен спектрометър, сателитно оборудване, както и за втечняване на кислород и водород в ракети Apollo.
Като инертен газ за заваряване на алуминий и други метали, при производството на влакна и полупроводници.
За създаване на налягане в резервоарите за гориво на ракетни двигатели, особено тези, работещи на течен водород, тъй като само газообразният хелий запазва агрегатното си състояние, когато водородът остава течен);
He-Ne се използва за сканиране на баркодове на гишетата в супермаркетите.
Йелийният микроскоп с хелий дава по-добри изображения от електронния микроскоп.
Поради високата си пропускливост благородният газ се използва за проверка на течове, например в климатичните системи на автомобила, и за бързо надуване на въздушните възглавници при сблъсък.
Ниската плътност позволява пълнене на декоративни балони с хелий. Инертният газ е заменил експлозивния водород в дирижабли и балони. Например в метеорологията балоните с хелий се използват за повдигане на измервателни уреди.
В криогенната технология той служи като топлоносител, тъй като температурата на този химичен елемент в течно състояние е възможно най-ниската.
Хелийът, чиито свойства му осигуряват ниска реактивност и разтворимост във вода (и кръв), смесен с кислород, намери приложение в дихателните формулировки за гмуркане и работа с кесон.
Метеоритите и скалите се анализират за този елемент, за да се определи тяхната възраст.

Хелий: свойства на елемента

Основните физични свойства на Той са както следва:

Атомен номер: 2.
Относителна маса на хелиев атом: 4.0026.
Точка на топене: не.
Точка на кипене: -268,9 ° C.
Плътност (1 atm, 0 ° C): 0,1785 g / p.
Окислителни състояния: 0.

„Сега говорим за термоядрената енергия на бъдещето и за нов екологичен вид гориво, което не може да се произвежда на Земята. Говорим за индустриалното развитие на Луната за добив на хелий-3 ". Това изявление на ръководителя на ракетно-космическата корпорация "Енергия" Николай Севастянов, ако не разклати въображението на спазващите закона руснаци (те сега, точно в навечерието на новия отоплителен сезон, се занимават само с хелий-3), тогава въображението на специалисти и заинтересовани хора не остави безразлични.

Това е разбираемо: като се има предвид, меко казано, не блестящо състояние на нещата във вътрешната аерокосмическа индустрия (космическият бюджет на Русия е 30 пъти по-малък от този в САЩ и 2 пъти по-малък от този в Индия; от 1989 до 2004 г. стартирахме само 3 изследователски космически кораб), изведнъж, по този начин, нито повече, нито по-малко - руснаците ще извлекат хелий-3 на Луната! Позволете ми да ви напомня, че теоретично този лек изотоп на хелий може да влезе в термоядрена реакция с деутерий. Съответно много учени смятат термоядрената енергия за потенциално неограничен източник на евтина енергия. Има обаче проблем: хелий-3 е по-малък от една милионна част от общото количество хелий на Земята. Но в лунната почва този лек изотоп се среща в изобилие: според академик Ерик Галимов той е около 500 милиона тона ...

Те казват, че по едно време в САЩ пред входа на Дисниленд е окачен огромен плакат: „Ние и страната ни можем всичко, единственото, което ни ограничава, са границите на нашето въображение“. Всичко това не беше далеч от истината: бърз и ефективен ядрен проект, фантастично успешна лунна програма, стратегическа отбранителна инициатива (SDI), която напълно довърши съветската икономика. ...

Всъщност една от основните функции на държавата, особено през 20-ти век, беше само формулирането на задачи на ръба на въображението за научната общност. Това се отнася и за съветската държава: електрификация, индустриализация, създаването на атомна бомба, първият спътник, обръщането на реки┘ Между другото, ние също имахме свой собствен „плакат“ пред Дисниленд - „Родени сме, за да сбъднем приказка!“

„Просто мисля, че има дефицит по някакъв основен технологичен проблем“, подчерта в интервю с мен Александър Захаров, доктор на физико-математическите науки, научен секретар на Института за космически изследвания на Руската академия на науките. - Може би поради това всички тези разговори за извличането на хелий-3 на Луната за термоядрена енергия се появиха наскоро. Ако Луната е източник на минерали и този хелий-3 трябва да се транспортира от там, а на Земята няма достатъчно енергия ┘ Всичко това е разбираемо, звучи много красиво. И за това е лесно, може би, да убедиш влиятелните хора да разпределят пари. Мисля, че това е правилно ".

Но цялата работа е в това, че сега на Земята няма технология - а през следващите поне 50 години не се очаква появата й - за изгаряне на хелий-3 в термоядрена реакция. Няма дори проект на такъв реактор. Международният термоядрен реактор ITER, който в момента се изгражда във Франция, е проектиран да "изгаря" водородни изотопи - деутерий и тритий. Проектната температура на "запалването" на термоядрена реакция е 100-200 милиона градуса. За да се използва хелий-3, температурата трябва да бъде с порядък или два по-висока.

И така, ръководителят на най-голямата руска ракетно-космическа корпорация Николай Севастянов, извинете за израза, напудрява мозъка ни с хелий-3? Не изглежда така. За какво!?

„Космическата индустрия естествено се интересува от такъв голям и скъп проект“, казва Александър Захаров. "Но от гледна точка на практическото му използване е абсолютно ясно, че това е преждевременно."

За изпълнението на проекта "хелий-3" е необходимо да се създаде специална програма за допълнителни изследвания на Луната, изстрелване на цяла ескадра космически кораби, разрешаване на проблеми с добива на хелий-3, неговата обработка┘ Това ще съсипе страната по-чисто от която и да е SDI.

„Не искам да кажа, че Луната е напълно затворена от научна гледна точка - все още има научни задачи“, подчертава Александър Захаров. - Но, както се казва, това трябва да се прави стъпка по стъпка, не забравям и за други научни задачи. И тогава някак се отклоняваме: щом американците обявиха програмата за пилотиран полет до Марс - и веднага заявяваме, че също сме готови да направим това. Чухме за лунните програми - нека направим и това. Нямаме преднамерена, балансирана, стратегическа национална задача.

И така, върнахме се там, откъдето започнахме - към стратегическата национална задача. Проблемът е, че за разлика от американците, ние сме ограничени не толкова от въображението си - с това, както показва изявлението на Николай Севастянов, сме добре. Но програмата за хелий-3 (нека я наречем по този начин), според най-скромните оценки, ще изисква 5 милиарда долара за пет години изследвания.

От чисто научна гледна точка, в проблема за термоядрения синтез, базиран на TOKAMAK, дори и въпреки решението за изграждане на международен експериментален реактор ITER, имаше известен застой. (Това обаче е тема за отделна дискусия.) Струва ми се, че проблемът с хелий-3 за част от влиятелното термоядрено лоби е нова ниша за реанимация и реализация на професионални амбиции.

Нещо повече - и това е нещо напълно сензационно и само поради тази причина не започнах статията си с него - както ни каза експерт от аерокосмическата индустрия, за руския проект за производство на лек хелиев изотоп на Луната бяха отпуснати 1 милиард долара! Твърди се, че тези пари са от американски произход.

Въпреки цялата сложност на подобна комбинация, краищата й се срещат доста успешно. За да осигури отпускането на 104 милиарда долара за наскоро обявената програма за създаване на лунна база, американската Национална агенция по аеронавтика и космос трябваше да покаже, че "стратегическите конкуренти" също са нащрек. Тоест "руският" милиард в известен смисъл е режийни разходи на НАСА ... Оттук и нарастващият интерес към добива на хелий-3 в Русия, необясним от рационални мотиви.

Ако това наистина е така, тогава отново ще трябва да се уверим, че формулата, публикувана преди десет години във Physics Today, е валидна. Ето го: „Учените не са безкористни търсачи на истината, а по-скоро участници в интензивна надпревара за научно влияние, чиито победители разбиват банката“.

**Asteri** · 18-10-20, 22:24

Американците вече са си приготвили робот-миньор за хелии, в университета във Висконсин. Обаче... от тестваното реакторче с хелии засега не са успяли да изкарат повече ток отколкото вкарват. И сме до тук.

**Ясен** · 19-10-20, 18:32

Всички се гласят да го ровят - чак ми става интересно дали пък не трябва за нещо друго.

Защото не до хелий-3, ние до тежката вода сме далече. А хелий-3 иска има-няма 100 пъти по-висока температура от тежкия водород. Пъти.

Като се има предвид че изобщо интригата започва от едни 100 милиона градуса. За сравнение - в ядрото на Слънцето е само 15 милиона.

Обява

Какво е хелий 3?

Какво е хелий 3?

Коментар

Коментар

Коментар

Коментар

Коментар

Коментар

Активност за темата