«Чандраян-2» готовят к полёту в чистой комнате
Возможно, лунный гелий-3 может стать аналогом земной нефти: все страны стремятся поставить под свой контроль запасы этого топлива на триллионы долларов. Подсчитано, что 0,02 грамма гелия-3 в ходе реакции термоядерного синтеза выделят столько же энергии, сколько даёт полное сжигание 1 барреля нефти, а 40 тонн гелия-3 хватит для обеспечения США энергией на целый год. Осталось только запустить термоядерный синтез.
Кроме США, России и Китая очередным государством, которое объявило о планах добычи гелия-3 на Луне, стала Индия. Индийская лунная программа предусматривает отправку миссии на Южный полюс Луны, где аппарат проведёт разведку, сообщает индийское издание The Economic Times. Запуск станции «Чандраян-2» с орбитальным аппаратом, посадочным модулем и луноходом планируют в октябре 2018 года. Шестиколёсный аппарат на солнечных батареях сможет автономно работать как минимум 14 дней в радиусе 400 метров от посадочного модуля.
Ещё в 2010 году США назвали дефицит гелия-3 угрозой для национальной безопасности страны. Тогда в парламенте прошли слушания по этой проблеме. Гелий-3 — единственный надёжный и безопасный материал для счётчиков нейтронов, то есть для детекторов радиационного излучения. На сегодняшний день не существует реальной альтернативы для его использования. Как говорилось на слушаниях в парламенте, раньше ценное вещество поставляла Россия в количестве 25 000 л в год, но потом прекратила поставки, потому что было принято решение «создавать стратегические запасы для собственного потребления». Гелий-3 является продуктом распада трития, который не производится с 1988 года.
На Земле гелий-3 практически не встречается в естественном виде (хотя идёт поиск земных месторождений), тогда как на Луне, по различным оценкам, запасы составляют от 500 тыс. до 10 млн тонн. По мнению специалистов, если запасы составляют 1 млн тонн, то примерно четверть этого количества реалистично можно доставить на Землю. Джеральд Кульчинский (Gerald Kulcinski), директор Fusion Technology Institute в Университете Висконсин-Мэдисон и бывший член Консультативного совета НАСА, оценивает стоимость топлива примерно в $5 млрд за тонну.
Гелий незаменим не только для детекторов радиационного излучения, но и во многих других областях. Например, в аппаратах магнитно-резонансной томографии (МРТ) применяются сверхпроводящие электромагниты, работающие в жидком гелии. Это самый оптимальный хладагент, и отсутствие гелия имело бы неприятные последствия. Кроме магнитно-резонансной томографии, жидкий гелий применяется в качестве хладагента для охлаждения сверхпроводящих магнитов в детекторах инфракрасного и высокочастотного излучения, сквид-магнетометрах, сканирующих туннельных микроскопах, ускорителях заряженных частиц. Например, в Большом адронном коллайдере в ЦЕРНе используется 96 тонн жидкого гелия для поддержания температуры 1,9?K.
Жидкий гелий используют также в криостатах растворения, криогенных электрических машинах. Газообразный гелий — в металлургии в качестве защитного инертного газа для выплавки чистых металлов, в пищевой промышленности (пищевая добавка E939) как пропеллент и упаковочный газ, для наполнения воздухоплавающих судов (дирижабли и аэростаты) как безопасная альтернатива водороду, в баллонах для дайвинга, для наполнения воздушных шариков и оболочек метеорологических зондов, для заполнения газоразрядных трубок, в качестве теплоносителя в некоторых типах ядерных реакторов, в качестве носителя в газовой хроматографии, для поиска утечек в трубопроводах и котлах, как компонент рабочего тела в гелий-неоновых лазерах, для продувки топливных баков жидкостных ракет и т.д.
Но самое главное, что гелий-3 является перспективным топливом для термоядерной энергетики в далёком будущем. Неспроста в игре Mass Effect человечество использует гелий-3 как основное топливо, а в фильме «Луна 2112» ведётся промышленная добыча гелия-3 на Луне, для производства энергии на Земле.
Может быть, эти научно-фантастические сюжеты скоро воплотятся в жизнь. По оценкам учёных, лунных запасов топлива хватит, чтобы обеспечить энергетические потребности Земли на ближайшие 250?500 лет.
«Страны, которые имеют потенциал для доставки этого источника с Луны на Землю, будут диктовать этот процесс, — сказал К. Сиван, председатель Индийской организации космических исследований. — Я не хочу входить в их состав, я хочу вести их».
Отправка лунохода — первый шаг индийской лунной программы. В дальнейшем страна не исключает запуск орбитальной лунной станции и высадку людей на поверхность Луны. В отличие от России, индийское правительство пока не называет конкретные сроки, когда намерено осуществить эти планы.
Пока в 21 веке только одна страна отправила на лунную поверхность посадочный модуль и луноход: это Китай. США планируют запуск орбитального аппарата в начале 2020-х.
AndreyMtv
Жаль только жить в эту пору прекрасную уж не придется ни мне ни тебе.
Реакция с гелием 3 самая сложно реализуемая.
Если просто построить термоядерный реактор это, как выиграть стометровку у Усейна Болта, то построить реактор на гелии 3 это выиграть гонку формулы 1 на лада калине. Помечтать конечно можно, но практическая реализуемость такая же как у варп двигателя.
Bedal
зато снимать энергию можно через МГД — отсюда и весь шум. Более доступные варианты страдают нейтронным вырождением материалов, необходимостью снимать энергию по-самоварному, и т.п.
bobcatt
Всю прелесть портит тот факт, что условия для запуска реакции требуют на порядок большей температуры.
Bedal
увы, да
andrey_gavrilov
1) уверен, вы путаете МГД со способами direct energy conversion (DEC), приемлемыми для использования в магнитном УТС. Первый в магнитном УТС бесполезен, что же до остальных, — в токамаках те, о которым имеет смысл говорить — бесполезны, а в открытых ловушках (получивших «второе дыхание» после 2015-го года) они плохо совместимы (читайте — «несовместимы») с современными методами удержания, — теми самыми, что «второе дыхание» дали ОЛ*.
Не говоря о том, что с отработанностью, и пониманием «как оно IRL будет» (например, долговечность etc) у этих методов все очень
плохоникак._____________
* — (есть, кстати, не отмеченный в википедийной статье выше метод прямого преобразования энергии, который теоретически может использоваться (хотя и с потерей качеств удержания) в новом тип удержания, — «винтовом удержании», которое сейчас исследуется в ИЯФ им. Будкера на установке СМОЛА; если это удержание «взлетит», это много что поменяет в УТС, ну и заодно теоретически откроет возможность к использованию этого типа DEC).
2) нет, «весь шум» вовсе не из-за этого, а из-за
a) «безтритиевости» (а использование трития в качестве топлива радикально все усложняет), и, главное,
b) гораздо меньшего нейтронного потока.
3)
— «необходимость снимать энергию по-самоварному» парит только некомпетентных обывателей, при том полагаю, из-за несоответствия их ожиданий от «перспективного источника энергии» и их не очень адекватных (в силу некомпетентности etc) [эмоциональных] оценок преобразования энергии через термодинамические циклы.
В общем, явление столь же часто встречающееся среди «неподготовленных слушателей», сколь и неадекватное.
Кстати говоря, ребята, пытающиеся освоить самое совершенное из «потенциально доступных» т.н. «анейтронных топлив», — бор-протон (p-B11), планируют как раз тепловое преобразование энергии (тормозной рентген греет стенки, газообразный гелий как теплоноситель, цикл Брайтона). Внезапно. И у них есть на это вполне рациональные основания.
andrey_gavrilov
вы немного перебарщиваете с нагнетанием страстей и аналогиями, — напомню, вы это делаете в мире, в котором целых две серьезные УТС-команды (как TAE Technologies (известная до октября 2017-го как Tri Alpha Energy), Калифорния, и ИЯФ им. Будкера, Новосибирск) говорят о своей способности сделать как безтритиевый D+D, так и, «если природа позволит» (по сечениям etc), и p+B11, который, напомню, куууууда далее по шкале о D+He3 лежит.
AndreyMtv
Ознакомьтесь пожалуйста, когда был построен первый ядерный реактор и через сколько лет запущена первая электростанция.
Заявлять может, кто угодно, о чем угодно, но постройка термоядерного реактора т термоядерной элеетростанции несравнимо более сложные вещи. Поэтому вопрос наличия гелия3 для этого реактора просто не стоит.
Вы можете прямо сейчас купить его по 930$ за литр, не нужно ни на какую Луну за ним лететь.
Любые проекты по добыче гелия3 на Луне это афера в чистом виде. Потому, что реактора у нас нет, а гелия этого десятки, если не сотни тонн доступны.
andrey_gavrilov
ознакомьтесь, пожалуйста, с оценкой сложности задачи и ее цены, и с объемами того, что было «реально уплОчено».
В США (для примера, у остальных ситуация аналогична, на США проще ссылаться т.к. данные в интернетах на виду, «вставляй URL — не хочу»), к примеру, всего пару лет как догнала по тратам (а по некоторым оценкам «второго сравниваемого»- еще и не догнала!) за весь период существования тему магнитного УТС, с 1953-го года, траты, сделанные ими же на «Манхеттенский проект»(sic!).
andrey_gavrilov
— (авторская орфография сохранена) — что вы сравниваете с чем, и при помощи какой меры сложности?
Да, сделать один первый реактор (в УТС под «реактор» обычно имеют ввиду «энергетический реактор», реактор с значительными энергетическим выходом (c Q больше 1 на величину достаточную, чтобы при данном типе реактора и реакции этого было достаточно для создание на базе такого реактора электростанции)) — непросто.
А вот после получения реактора сделать станцию — радикально менее напряженная задача.
Ну и главное, — я вот смотрю на схему станции, представленной Tri Alpha Energy в 2015-м (в узком кругу
ограниченных лиц, ага), и вижу, что она в легкую может быть дешевле атомной станции. Сложность понятие расплывчатое (пока вы его не определили), и малополезное, как минимум — радикально меньше говорящее, чем CAPEX, OPEX и LCOE.Что сложнее — сделать конструкционные барьеры нераспространения, требуемые атомнадзорами, как для реактора, так и для пристанционного бассейна выдержки, и всех операционных помещений, или сделать менее требовательную к этому станцию, «отягощенную» криосистемой, вакуумной системой, и инжекторами? — ну, под бор-протон станцию (если природа такое таки позволит!) с высокой степенью очистки топлива (думаю, пойдут по этому пути, чтобы с бериллием etc от побочек не маяться на уровне конструкции станции и обслуживания).
В деньгах так в легкую выйдет, что такая УТС-станция _дешевле_. На это, собственно, и расчет. Реально расчет, люди деньги считают, «выгодно, или нет». Считают, заключают, что может быть выгодно, и вкладывают пол миллиарда долларов, при том «в долгую».
И видно, что расчет обоснован (т.е. довод не «они заключили», вы можете сами к тому де прийти, дай вы себе труд разобраться).
А вот первый рабочий сделать — да, непросто. И не копеечку стоить. Но и не сверхдорого, если честно.
Вот вам пример того, что сверхдорого, несколько лет подряд в год тратили суму того жепорядка, сколько (они же) за все годы на магнитный УТС к нынешнему моменту потратили, с 1953 года:
JC_IIB
Удачи, чо уж.
VladSMR
Волнуюсь спросить, а какая связь между Гелием-3 и жидким гелием для охлаждения сверхпроводящих магнитов?
Vkuvaev
Да, я тоже обратил внимание. Хорошо чтт про гелиевые ручки не написано.
tvr
И гелевые шарики.
Nordosten
Про шарики таки написано
bobcatt
Не знаю как в первоисточнике, но использование Не3 в дыхательных смесях позволяет получить на МРТ изображение лёгких, невозможное при использовании атмосферного воздуха.
Bedal
никакой, более того — и в перечисленных случаях гелий уже не стоит применять, отлично работают высокотемпературные сверхпроводники и охлаждение жидким азотом.
andrey_gavrilov
отлично «для всего» не бывает. Даже ВТСП-2 охлаждают не до «азотных» а до «неоновых», «водородных»/«гелиевых» температур (для сколь-нибудь интересных высоких полей/ крит. тока), а если хочется рекордных полей/ крит. тока — то и до тех, которые «легко» (_сравнительно_ легко и удобно) сейчас можно получить по сути только с Гелием-3.
Я в этой же ветке чуть подробнее расписал в другом комментарии.
Bedal
конечно, не бывает. Но тя-установку на охлаждении азотом — строят уже. И для массовых МРТ это могло бы снизить стоимость больше, чем на десятичный порядок. Рекордных показателей не будет — но там и с «обычными» будет уже неплохо. А иное — и не было упомянуто.
andrey_gavrilov
я не увидел слова «массовые» около MRT в статье. MRT разные бывают в том числе высокопольные(sic!). Кстати, сейчас, НЯЗ, мейнстрим снижения цены «МРТ попроще» — это переход на диборид магния (его (стренды из него) совсем недавно «хорошо делать» (для магнитов etc) научились, спасибо итальянцам, НЯП).
Но в целом я согласен, статья в этом месте небрежно написана. Впрочем, чего взять со статьи, точнее с места с обоснованием в духе «натянем сову на глобус, притягивая за уши обоснование для наших космоэкспансионистских желаний» (при том космоэкспансионистских желаний не обязательно из возвышенных мотивов, скорее из «рекламирующий эту идею (тут — освоение Луны) только это делать и умеет/ хочет»).
Кстати, сейчас (после 9/11, точнее) основной потребитель гелия-3 в США — это нац. безопасность, высокочувствительные нейтронные детекторы. Все запасы на них разошлись. Но даже при том, что «будь он у нас в количествах, пристроить мы его смогли бы», реального заказа на «лунный гелий-3», как не было, так и нет. И, думаю, еще до-о-о-олго не будет.
Bedal
Да, могу только согласиться. И да, я тоже несколько слишком общо выразился. Что с меня взять — дилетант…
andrey_gavrilov
— кстати, пропустил вот это вот:
— это вы про что конкретно?
В целом же, смысла в таком нет, ВТСП на азотных температурах имеют ни на что не годные (в УТС — уж точно) характеристики, поэтому что УТС нужны поля, и чем выше, тем лучше (это все, что УТС от магнитов надо «в этой плоскости»). На азотных температурах поля такие, что смысла связываться нет от слова «совершенно».
Надеюсь это вас _не_ ARC/SPARC MIT'овский упоминанием ВТСП (точнее, ВТСП-2) с понталыку сбил/ ввел в заблуждение? Если что, то температуры при применении тех ВТСП будут самые что ни на есть гелиевые, иначе просто у них «ничего не взлетит», там вся суть — в больших полях, а иначе на ВТСП их никак не получить :(.
____
— ну, про это я уже сказал, сейчас мейнстрим — это диборид магния.
(Другое направление — это «безвыкипные системы», магниты МРТ, не требующие дозаправки гелием в течении 10 лет, в общем то самое «если правильно сделать», не сильно меняющее цену магнита даже с гелием).
На поля до 6T (что почти оверкил для MRT, там 3T-то «рекордные»), диборида в таком варианте хватит за глаза.
andrey_gavrilov
прямая. Использование Гелия-3 (имеющим заметно отличные физ. свойства от Гелия-4 (например, «Гелий-3 кипит при 3,19 К (гелий-4 — при 4,23 К), его критическая точка равна 3,35 К (у гелия-4 — 5,19 К)» (Википедия), это, кстати, позволяет производить очень простое разделение этих изотопов) позволяет делать системы охлаждением до экстремально низких температур.
И да, это используется как для сверхпроводящих магнитов с рекордными полями. Например:
Так и, к примеру, для охлаждения инфракрасной оптики у космических телескопов (уже в этом веке один известный космический телескоп закончил свою работу из-за исчерпания Гелия-3 в системе охлаждения, НЯП).
SergeyMax
Остальные это сделали 50 лет назад.
Infernion
К сожалению, мы не всегда можем повторить то что было сделано ранее.
PerlPower
>Осталось только запустить термоядерный синтез.
>Осталось только
>только
>ТОЛЬКО
Только бы дожить.
andrey_gavrilov
ну, рецепт изменения ситуации прост, — начать платить деньги, достаточные для решения задачи.
KonkovVladimir
Как-то они с опозданием обратили внимание на такой яркий пиар-ход.
Россия например еще в 2006г заявила, что www.kommersant.ru/doc/988962
не умеют Индусы пиарится, не умеют.
djiggalag
Всё это ни чего не стоит, т.к. что бы добывать Гелий 3 в промышленных масштабах, нужен полноценный комбинат и колония на Луне. Вся соль в том, что бы добыть 1гр. гелия 3 нужно переработать 1т! лунного реголита если не больше.
ncix
А что, борьба за гелий-3 на Луне дала бы гигантский скачок военно-космическим технологиям — всяким икс-вингам, орбитальным платформам, спейс-труперам и прочим батлкрузерам.
djiggalag
Я к тому веду, что вся эта затея с добычей весьма и весьма дорогое удовольствие, а если ещё добавит то, что вы описали(ВПК) то стоимость во много раз превысит окупаемость.
ncix
Зато какие рынки создаст!
alt9773
SUPERPOWER BY 2020
phenik
Может Heliumcoin'ы появятся, обеспеченные гелием-3.
JohnDoeEast
США самодостаточны по гелию, так что это для других.
По закону о стратегических материалах треть добычи выкупается государством и закачивается в спецхранилища. Остального на всех хватает.
andrey_gavrilov
— конечно же _нет_.
— лучше не обобщать до такого, не всякий «детектор радиационного излучения», как вы выразились, является «счетчиком нейтронов», как вы выразились.
— WAAAT?!???
— тяжеловодные реакторы PHWR (pressurized heavy-water reactor) / HWR (heavy-water reactor) для которых тритий то ли фича, то ли баг, — как смотреть, — смотрят на эти заявления с вежливым недоумением.
Там одних только CANDU (Canada Deuterium Uranium) понстроено в Канаде, Индии… (а так же… в Пакистане, Аргентине, Южной Корее, Румынии и Китае),… да вообще, на 2001-й год…
(Википедия, но вообще — тыц и тыц)
— Так же с легким недоумением смотрят на эти заявления реакторы-наработчики трития, например, Watts Bar unit 1, Watts Bar unit 2 (PWR с мишенями из алюмината лития и циркония, из лития, обогащенного по литию-6), ну и вернемся к тяжеловодникам — реактор «Людмила» на Маяке.