Вікіпедія

Гелій-3

ізотоп гелію
Гелій-3

Гелій-3

Загальні відомості
Назва, символ He-3,3He
Нейтронів 1
Протонів 2
Властивості ізотопу
Атомна маса 3.0160293 а.о.м
Спін 1⁄2

Гелій-3 (3He)[1][2] — легкий стабільний ізотоп гелію, який складається з двох протонів і одного нейтрона[3] (на відміну від найпоширенішого ізотопу, гелію-4, який складається з двох протонів і двох нейтронів). Окрім протію (тобто звичайного водню), гелій-3 є єдиним стабільним ізотопом будь-якого елемента, у складі якого протонів більше, ніж нейтронів.

Гелій-3 був відкритий американськими фізиками Луїсом Волтером Альваресом та Робертом Корногом[en] у 1939 році[4].

Гелій-3 — рідкісна речовина[5]. Він добувається в дуже невеликих кількостях — порядку кількох десятків грамів на рік[6]. Гелій-3 зустрічається як первинний нуклід, який протягом мільйонів років виділявся із земної кори в атмосферу та космічний простір. Гелій-3 також вважається природним нуклеогенним і космогенним нуклідом, який утворюється під час бомбардування літію природними нейтронами, що вивільняються в процесі спонтанного поділу та ядерних реакцій із космічними променями. Деяка кількість гелію-3, яка перебуває в земній атмосфері, є артефактом атмосферних і підводних ядерних випробувань.

Існує багато спекуляцій щодо можливості використання гелію-3 як майбутнього джерела енергії[en]. На відміну від більшості реакцій ядерного синтезу, синтез атомів гелію-3 є анейтронним[en]: під час нього вивільняється велика кількість енергії і водночас не відбувається радіоактивного забруднення навколишнього середовища. З іншого боку, температури, досягнення яких необхідне для підтримування реакції синтезу гелію-3, набагато вищі, ніж потрібні для традиційних реакцій термоядерного синтезу[7], через що цей процес здатен спричинити інші реакції, які, своєю чергою, самі по собі здатні призвести до радіоактивного забруднення навколишнього середовища[8].

Вважається, що кількість гелію-3 на Місяці більша, ніж на Землі, оскільки він упродовж мільярдів років утворювався у верхньому шарі реголіту під дією сонячного вітру[9], хоча його кількість у складі газових гігантів Сонячної системи ще більша[10][11][12][6].

Історія

ред.

Існування гелію-3 вперше припустив у 1934 році австралійський фізик-ядерщик Марк Оліфант, який тоді працював у Кавендіській лабораторії Кембриджського університету. Оліфант проводив експерименти, у яких швидкі дейтрони зіштовхувалися з дейтронними мішенями (до речі, це була перша демонстрація ядерного синтезу)[13]. Виокремлення гелію-3 вперше здійснили Луїс Альварес і Роберт Корног[en] у 1939 році[14][15]. Тоді вважалося, що гелій-3 — це радіоактивний ізотоп, але згодом його знайшли в зразках природного гелію, який здебільшого є гелієм-4, взятим з атмосфери Землі або з газових свердловин[16].

Фізичні властивості

ред.

Через свою низьку атомну масу (3,016 а. о. м.) гелій-3 має деякі фізичні властивості, відмінні від властивостей гелію-4 (4,0026 а. о. м.). Через слабку індуковану диполь-дипольну взаємодію між атомами гелію їхні мікроскопічні фізичні властивості визначаються переважно їхньою нульовою енергією. Крім того, через свої мікроскопічні властивості гелій-3 має вищу нульову енергію, ніж гелій-4. Це означає, що гелій-3 здатен долати диполь-дипольну взаємодію з меншою тепловою енергією, ніж гелій-4.

Квантово-механічні ефекти у гелії-3 та гелії-4 суттєво відрізняються: загальний спін гелію-4, який складається з двох протонів, двох нейтронів і двох електронів, дорівнює нулю, а отже, він є бозоном, тоді як загальний спін гелію-3, у якому на один нейтрон менше, удвічі менший, а отже, він є ферміоном.

Чистий гелій-3 у вигляді газу кипить при температурі 3,19 К, а гелій-4 — при 4,23 К. Критична точка гелію-3 також нижча — 3,35 К, тоді як у гелію-4 — 5,19 К. Густина гелію-3 вдвічі менша за густину гелію-4 при температурі кипіння: 59 г/л порівняно зі 124,73 г/л гелію-4 за тиску в одну атмосферу. Його питома теплота пароутворення теж значно нижча — 0,026 кДж/моль порівняно з 0,0829 кДж/моль для гелію-4[17][18].

Газоподібний гелій-3 за нормальних умов має густину 0,1346 г/л (гелій-4 — 0,1785 г/л). Відповідно, об'єм одного грама гелію-3 за нормальних умов дорівнює 7,43 л (у гелію-4 — 5,596 л).

Рідкий гелій-3

ред.
Докладніше: Надплинність

Рідкий гелій-3 — квантова рідина[en], яка істотно відрізняється за властивостями від рідкого гелію-4. Рідкий гелій-3 вдалося отримати лише в 1948 році. У 1972 році в рідкому гелії-3 було виявлено фазовий перехід у надплинний стан за температур, нижчих за 2,6 мК, і за тиску 34 атм (раніше вважалося, що надплинність, як і надпровідність, — явища, характерні для конденсату Бозе — Ейнштейна, тобто кооперативні явища в середовищі з цілочисельним спіном об'єктів). За відкриття надплинності гелію-3 Дугласу Ошерову, Роберту Річардсону і Девіду Лі було присуджено Нобелівську премію з фізики 1996 року.

У 2003 році Нобелівською премією з фізики відзначені Олексій Абрикосов, Віталій Гінзбург і Ентоні Легетт, зокрема й за створення теорії надплинності рідкого гелію-3[19].

Розповсюдженість у природі

ред.

На Землі

ред.

Ізотоп 3He є однією з первинних речовин у мантії Землі, яка, як вважається, потрапила в Землю ще на етапі її формування. Співвідношення ізотопів 3He і 4He в земній корі та мантії менше, ніж в отриманих зразках метеоритів і місячному ґрунті, оскільки 4He, на відміну від 3He, постійно утворюється в результаті радіоактивного розпаду.

Космологічне співвідношення 3He до 4He становить 300 атомів на мільйон (ppm)[20]. Це дає змогу припустити, що в часи, коли формувалася Земля, початкове співвідношення цих первинних газів у мантії становило близько 200—300 ppm. Упродовж усієї історії Землі внаслідок альфа-розпаду атомів урану, торію та інших радіоактивних ізотопів утворилася значна кількість 4He; лише близько 7 % гелію, який зараз перебуває в земній мантії, є первинним[20]. У такий спосіб загальне співвідношення 3He/4He знизилося приблизно до 20 ppm. Якщо співвідношення 3He/4He перевищує атмосферне, це вказує те, що спостерігається внесок 3He з мантії. У джерелах, розташованих у земній корі, переважає 4He, який утворюється шляхом радіоактивного розпаду.

Співвідношення 3He/4He у природних земних джерелах сильно варіюється[21][22]. Зразки літієвої руди сподумену з шахти Едісон у Південній Дакоті містили 12 ppm 3He/4He; зразки з інших шахт показали 2 ppm[22].

У концентраціях до 7 % гелій присутній у деяких джерелах природного газу[23], а у великих джерелах — у концентраціях понад 0,5 % (за концентрації понад 0,2 % його видобуток стає практично здійсненним)[24]. Частка 3He у гелії, виділеному з природного газу в США, коливається від 70 до 242 частин на мільярд[25][26]. Таким чином, американський запас 2002 року в 1 мільярд стандартних кубічних метрів містив би від 12 до 43 кілограмів гелію-3[24]. За даними американського фізика Річарда Гарвіна[en], з потоку природного газу в США можна щорічно виділяти близько 26 м3 або майже 5 кг гелію-3. Якщо в процесі виділення гелію-3 використовувати як сировину скраплений гелій (у такому вигляді його зазвичай транспортують і зберігають у великих обсягах), оцінки додаткових енергетичних витрат коливатимуться від 34 до 300 доларів за літр, не враховуючи вартості інфраструктури й обладнання[25]. Вважається, що річний видобуток газу в Алжирі становить 100 млн стандартних кубічних метрів[24], що містить від 7 до 24 м3 гелію-3 (від 1 до 4 кг), якщо припустити, що його концентрація в газі аналогічна.

Гелій-3 присутній також в атмосфері Землі. Природний вміст ізотопу 3He у природному гелії становить 1,38 × 10−6 (1,38 ppm). Парціальний тиск гелію в атмосфері Землі становить близько 0,52 Па і, таким чином, на гелій припадає 5,2 частини на мільйон від загального тиску (101,325 кПа) в атмосфері Землі, а 3He становить 7,2 частини на трильйон (ppt). Оскільки атмосфера Землі має масу близько 5,14 × 1018 кг[27], маса 3He в атмосфері Землі має дорівнювати добутку цих чисел, тобто близько 37 000 тонн. Насправді ефективна цифра в 10 разів менша, оскільки наведені вище частки — це ppmv (об'ємна частка), а не ppmw (масова частка). Для отримання фактичної величини цю масу треба помножити на 3 (молекулярна маса гелію-3) і поділити на 29 (середня молекулярна маса атмосфери), у результаті чого отримаємо 3828 тонн гелію-3 в атмосфері Землі.

Гелій-3 утворюється на Землі з трьох джерел:

Внесок космічного випромінювання є незначним у всіх матеріалах, окрім найдавніших реголітів, а внесок реакцій сколювання літію є меншим, ніж внесок утворення 4He за рахунок викидів альфа-частинок.

Загальна кількість гелію-3 в мантії може становити 0,1—1,0 мегатонни. Однак більша частина мантії недоступна безпосередньо. Деяка кількість гелію-3 просочується вгору через вулканічні гарячі точки, як-от вулкани Гавайських островів, але в атмосферу викидається лише 300 грамів гелію-3 на рік. Серединно-океанічні хребти викидають ще 3 кілограми на рік (8,2 г/добу). Навколо зон субдукції різні джерела виробляють гелій-3 у покладах природного газу, які, можливо, містять тисячу тонн гелію-3 (хоча ця кількість може досягати й 25 тисяч тонн, якщо такі поклади є в усіх давніх зонах субдукції). Віттенберг підрахував, що джерела природного газу в земній корі Сполучених Штатів можуть містити лише пів тонни[20]. Лейтон Віттенберг (Leyton J. Wittenberg)[28] процитував оцінку Дона Андерсона[en][29], згідно з якою ще 1200 тонн гелію-3 містяться в частинках міжпланетного пилу, які, потрапивши в атмосферу Землі, згодом опустилися на дно океану[20]. У дослідженні 1994 року видобуток гелію-3 з цих джерел потребує більше енергії, ніж виділяється при ядерному синтезі[20].

На поверхні Місяця

ред.

За однією з оцінок, упродовж мільярдів років існування Місяця під дією сонячного вітру на його поверхню осіло понад 1 мільйон тонн гелію-3[30]. Речовина на поверхні Місяця містить гелій-3 в концентраціях, які, за оцінками, становлять оцінюються від 1,4 до 15 частин на мільярд (ppb) на освітлених сонцем ділянках[31][32][10] і може містити гелій-3 в концентраціях до 50 частин на мільярд у постійно затінених регіонах[33]. Для порівняння, гелій-3 в атмосфері Землі концентрація гелію-3 становить 7,2 частини на трильйон (ppt).

Починаючи з 1986 року[34] з'являються численні пропозиції розробляти місячний реголіт і використовувати гелій-3, який міститься в ньому, для ядерного синтезу[35]. Хоча станом на 2020 рік діючі експериментальні реактори ядерного синтезу існують вже десятки років[36][37], жоден із них ще не виробляв електроенергію на комерційній основі[38][39]. Оскільки концентрація гелію-3 вкрай низька, будь-якому гірничодобувному обладнанню доведеться переробляти надзвичайно великі обсяги реголіту. За однією з оцінок, для отримання 1 грама гелію-3 необхідно переробити понад 150 тонн реголіту[40].

Китай розпочав власну програму дослідження Місяця і досліджує перспективу видобутку корисних копалин на Місяці — зокрема, шукає ізотоп гелію-3 для використання як джерела енергії на Землі[41]. Не всі погоджуються, що позаземний видобуток гелію-3 можливий[38], і навіть якби було можливо видобути гелій-3 на Місяці, жодна існуюча на цей момент конструкція термоядерного реактора(інші мови) не дає змоги виробити більше енергії, ніж витрачається на підтримання його роботи[38][39] — тобто домогтися, щоб коефіцієнт відтворення термоядерної енергії перевищив одиницю. Утім, 13 грудня 2022 року Міністерство енергетики США оголосило, що «…понеділок 5 грудня 2022 року став історичним днем у науці: завдяки неймовірним працівникам Ліверморської лабораторії та Національного комплексу лазерних термоядерних реакцій» (NIF), і що NIF «провів перший в історії експеримент з керованого термоядерного синтезу з метою досягти цієї віхи, також відомої як наукова енергетична беззбитковість (scientific energy breakeven[42]). Це означає, що він виробив більше енергії від термоядерного синтезу, ніж лазерна енергія, яка використовувалася для його приведення в дію»[43]. Недоліком залишається також те, що гелій-3 є обмеженим місячним ресурсом, який може вичерпатися в процесі видобутку[44].

13 березня 2024 року Роб Меєрсон[en], засновник приватної компанії Interlune, заявив, що компанія залучила 18 млн дол. і розробляє технологію збирання й доставки матеріалів, зокрема гелыю-3, з Місяця на Землю[45]. Ба більше: Interlune вже знайшла клієнта, готового купувати місячні ресурси у великих кількостях. У 2026 році компанія планує відправити на комерційній ракеті пошукову місію на Місяць — на ділянку, яка, як вважають, містить величезні запаси гелію-3. Спускний зонд має виміряти за допомогою спектрометра кількість гелію-3 в місячному ґрунті й оцінити його концентрацію[45].

У первинній сонячній туманності

ред.

Одна з перших оцінок співвідношення ізотопів 3He до 4He у первинній сонячній туманності була зроблена шляхом вимірювання їх співвідношення в атмосфері Юпітера за допомогою мас-спектрометра атмосферного зонда «Галілео». Це співвідношення становить приблизно 1 : 10 000[46], тобто 100 частин 3He на мільйон частин 4He. Подібне співвідношення ізотопів спостерігається й у місячному реголіті, який містить 28 частин на мільйон гелію-4 і 2,8 частини на мільярд гелію-3 (це нижня межа фактичних вимірювань зразків, які варіюються від 1,4 до 15 частин на мільярд). Однак співвідношення ізотопів на Землі в 100 разів менше, здебільшого через збагачення запасів гелію-4 в мантії за мільярди років альфа-розпаду урану, торію, а також дочірніх продуктів їх розпаду і зниклих радіонуклідів[en].

Виробництво гелію-3

ред.

Розпад тритію

ред.
Див. також: Тритій

Практично весь гелій-3, що використовується сьогодні в промисловості, виробляється шляхом радіоактивного розпаду тритію, незважаючи на його дуже низьку поширеність у природі і дуже високу вартість.

У США виробництвом, продажем і розподілом гелію-3 керує Ізотопна програма Міністерства енергетики США (DOE Isotope Program)[47].

Тритій має кілька різних експериментально визначених значень періоду напіврозпаду; Національний інститут стандартів і технології (NIST) називає величину 4500 ± 8 діб (12,32 ± 0,02 року)[48]. Тритій розпадається, перетворюючись на гелій-3, шляхом бета-розпаду:

 

Під час такого розпаду виділяється 18,6 кеВ. Із загальної вивільненої енергії частина, що припадає на кінетичну енергію електрона, варіюється, у середньому становлячи 5,7 кеВ; решту енергії уносить електронне антинейтрино, яке майже не детектується. У повітрі бета-частинки тритію здатні пролетіти лише приблизно 6,0 мм: пройти крізь мертвий зовнішній шар людської шкіри вони неспроможні[49]. Завдяки неочікувано низькій енергії, яка виділяється під час бета-розпаду тритію, цей тип розпаду (а також розпад ренію-187) придатний для лабораторних вимірювань абсолютної маси нейтрино (найновіший експеримент — KATRIN[en]).

Низька енергія випромінювання тритію ускладнює виявлення мічених тритієм сполук, окрім як за допомогою рідинно-сцинтиляційного вимірювання активності[en].

Тритій є радіоактивним ізотопом водню і зазвичай утворюється шляхом бомбардування літію-6 нейтронами в ядерному реакторі. Ядро літію поглинає нейтрон і розщеплюється на гелій-4 і тритій. Оскільки тритій розпадається на гелій-3 з періодом напіврозпаду 12,3 року, гелій-3 можна виробляти, просто зберігаючи тритій, поки він не зазнає радіоактивного розпаду. Оскільки тритій, на відміну від гелію-3, утворює стабільну сполуку з киснем (тритієву воду), процес зберігання і збору міг би безперервно збирати речовину, яка виділяється зі збережуваного матеріалу.

Тритій є критично важливим компонентом ядерної зброї, і історично його виробляли й накопичували насамперед задля неї. Розпад тритію на гелій-3 зменшує вибухову потужність термоядерної боєголовки, тому періодично гелій-3, що накопичився, необхідно видаляти. Гелій-3, вилучений під час цього процесу, продають для застосування в інших сферах.

Протягом десятиліть цей процес — отримання гелію-3 шляхом радіоактивного розпаду тритію — був (і залишається сьогодні) основним джерелом його отримання[50]. Однак після підписання Договору СНО-1 у 1991 році кількість ядерних боєголовок, що перебувають у стані готовності до використання, зменшилася[51][52], і через це зменшилася кількість гелію-3, отримуваного цим шляхом. Запаси гелію-3 додатково зменшилися через збільшення попиту на нього[25], насамперед через використання в детекторах нейтронного випромінювання і медичних діагностичних процедурах.

Промисловий попит на гелій-3 у США досяг піку в 70 000 л (прибл. 8 кг) на рік у 2008 році. Ціна гелію-3 на аукціонах, яка історично становила близько 100 доларів за літр, підскочила аж до 2000 доларів за літр[53]. Відтоді через високу вартість, а також зусилля Міністерства енергетики США з його утилізації та пошуку замінників, попит на гелій-3 знизився до приблизно 6000 літрів на рік. Якщо виходити з того, що густина гелію-3 становить 114 г/м3, то при ціні 100 дол./л він буде у понад 30 разів дешевшим за тритій (приблизно 880 дол./г проти приблизно 30 000 дол./г), а при ціні 2000 дол./л гелій-3 — приблизно вдвічі дешевшим за тритій (17 540 дол./г проти 30 000 дол./г).

Міністерство енергетики США усвідомлювало, що бракує як тритію, так і гелію-3, і тому у 2010 році воно почало виробляти тритій на атомній електростанції Воттс-Бар, яка належить «Теннессі Веллі Ауторіті», шляхом опромінення літію[25]. Задля здійснення цього процесу замість звичайних керівних борних стрижнів у реактор вставляють тритієві стрижні-поглиначі, що виробляють тритій (TPBAR), які містять літій у керамічній формі[54].

У наш час для виробництва тритію використовуються лише два комерційні ядерні реактори (1-й і 2-й блоки атомної електростанції Воттс-Бар), але в разі потреби цей процес можна було б значно розширити, щоб задовольнити будь-який теоретичний попит, просто залучивши більше енергетичних реакторів країни. Значні кількості тритію і гелію-3 можна також видобувати з важководного сповільнювача в ядерних реакторах типу CANDU[25][55]. Відомо, що Індія і Канада, дві країни з найбільшим парком важководних реакторів, видобувають тритій із важкої води як сповільнювача/охолоджувача, але цих кількостей недостатньо, щоб задовольнити глобальний попит на тритій і гелій-3.

Оскільки тритій також є побічним продуктом роботи легководних реакторів (детальніше про це див. статтю про тритій), ще одним джерелом гелію-3 може бути його видобуток із цього джерела. Однак якщо виходити з даних про річні викиди тритію (за даними 2018 року) на переробному заводі в Гаазі[en], то навіть якби вдалося досягти 100%-го вилучення, їхні обсяги (31,2 грама в Гаазі) не були б достатніми для задоволення попиту.

Щорічні викиди тритію з ядерних установок[56]
п · о · e
Місцерозташування Ядерний об'єкт Найближче
джерело води 		Рідина

(ТБк)

Пара

(ТБк)

Загалом

(Тбк)

Загалом

(мг)

Рік
  Велика Британія АЕС Хейшем[en] B Ірландське море 396 2,1 398 1,115 2019
  Велика Британія Переробний завод у Селлафілді Ірландське море 423 56 479 1,342 2019
  Румунія АЕС Чорнавода, блок 1 Чорне море 140 152 292 872 2018
  Франція Переробний завод у Гаазі[en] Ла-Манш 11 400 60 11 460 32 100 2018
  Південна Корея АЕС Вольсонг Японське море 107 80,9 188 671 2020[57]
  Тайвань АЕС Мааншан Лусонська протока 35 9,4 44 123 2015
  Китай АЕС Фуцін Тайванська протока 52 0,8 52 146 2020
  Китай АЕС Саньмень[en] Східнокитайське море 20 0,4 20 56 2020
  Канада АЕС Брюс A, B Великі озера 756 994 1 750 4 901 2018
  Канада АЕС Дарлінгтон[en] Великі озера 220 210 430 1,204 2018
  Канада АЕС Пікерінг[en], блоки 1—4 Великі озера 140 300 440 1,232 2015
  США АЕС Діабло-Каньйон, блоки 1, 2 Тихий океан 82 2,7 84 235 2019

Застосування

ред.

Спінове відлуння за допомогою гелію-3

ред.

Гелій-3 можна використовувати для проведення експериментів з дослідження динаміки поверхневого спінового відлуння[en] (HeSE)[58][59][60]. Такі експерименти проводяться, наприклад, у Групі фізики поверхні (Surface Physics Group) Кавендіської лабораторії в Кембриджі та на хімічному факультеті Університету Суонсі[en].

Детектування нейтронів

ред.

Гелій-3 є важливим ізотопом у приладах для детектування нейтронів. Він має високий переріз поглинання[en] пучків теплових нейтронів і використовується як конвертерний газ у детекторах нейтронів. У результаті ядерної реакції із гелієм-3

n + 3He → 3H + 1H + 0,764 МеВ

нейтрон перетворюється на заряджені частинки — іони тритію (3H, або T) та водню (тобто протони 1H, або p), які потім реєструються шляхом створення зарядженої хмари в гальмівному газі пропорційного лічильника або трубки Гейгера — Мюллера[en][61].

Крім того, перебіг процесу поглинання сильно залежить від спіну, який дає спін-поляризованому[en] об'єму гелію-3 змогу пропускати нейтрони з одним спіновим компонентом і поглинати — з іншим. Цей ефект використовується в нейтронно-поляризаційному аналізі — методі, який досліджує магнітні властивості речовини[62][63][64].

Міністерство національної безпеки США планувало встановлювати детектори для виявлення контрабандного плутонію в морських контейнерах за нейтронним випромінюванням, але ці плани довелося скоригувати через світовий дефіцит гелію-3, який утворився після скорочення виробництва ядерної зброї з часів Холодної війни[65][66]. Станом на 2012 рік Міністерство національної безпеки визначило, що комерційні поставки бору-10 допоможуть перевести інфраструктуру нейтронного виявлення на цю технологію[67].

Кріогенна техніка

ред.

У холодильнику гелію-3[en] гелій-3 використовується для досягнення температури від 0,2—0,3 кельвіна. У рефрижераторах розчинення для досягнення кріогенних температур у кілька тисячних кельвіна використовується суміш гелію-3 і гелію-4[68].

Медична візуалізація

ред.

Ядра гелію-3 мають власний ядерний спін 1⁄2 і відносно високе магнітографічне співвідношення. Гелій-3 можна гіперполяризувати[en] за допомогою нерівноважних засобів, як-от спін-обмінне оптичне накачування[69][70]. Під час цього процесу циркулярно поляризоване[en] інфрачервоне лазерне світло, налаштоване на відповідну довжину хвилі, збуджує електрони в лужному металі, як-от цезій або рубідій, усередині герметичної скляної посудини. Кутовий момент передається від електронів лужного металу до ядер інертних газів через зіткнення. У такий спосіб цей процес ефективно вирівнює ядерні спіни з магнітним полем, посилюючи сигнал ЯМР. Гіперполяризований газ можна зберігати під тиском 10 атмосфер до 100 годин. Після вдихання газові суміші, які містять гіперполяризований газ гелій-3, можна візуалізувати за допомогою МРТ-сканера й отримати анатомічні зображення легеневої вентиляції. Цей метод дає також змогу отримувати зображення дихальних шляхів, виявляти місця, у яких вентиляція недостатня або відсутня, вимірювати парціальний тиск кисню в альвеолах[en] і вентиляційно-перфузійне співвідношення[en]. Цей метод може мати вирішальне значення для діагностики й лікування хронічних респіраторних захворювань[71], як-от хронічне обструктивне захворювання легень (ХОЗЛ), емфізема легень, муковісцидоз та астма[72].

Поглинач радіовипромінювання для експериментів із плазмою на токамаках

ред.

На токамаках Alcator C-Mod[en] Массачусетського технологічного інституту (MIT) і Joint European Torus (JET) проводилися експерименти з додавання невеликої кількості гелію-3 до воднево-дейтерієвої плазми з метою збільшити поглинання радіочастотної енергії, завдяки чому нагріватимуться іони водню й дейтерію — «триіонного» ефекту[73][74].

Ядерне паливо

ред.
Докладніше: Термоядерний ракетний двигун

Гелій-3 можна отримати у процесі низькотемпературного синтезу:

2H + 1p → 3He + γ + 4,98 МеВ
Порівняння кількості випромінюваних нейтронів у різних реакціях[75][76][77][78][79]
Реагенти Продукти Енергія n/МеВ
Термоядерне паливо 1-го покоління
2D + 2D → 3He + 1
0n 		3,268 МеВ 0,306
2D + 2D → 3T + 1
1p 		4,032 МеВ 0
2D + 3T → 4He + 1
0n 		17,571 МеВ 0,057
Термоядерне паливо 2-го покоління
2D + 3He → 4He + 1
1p 		18,354 МеВ 0
Термоядерне паливо 3-го покоління
3He + 3He → 4He + 2 1
1p 		12,86 МеВ 0
11B + 1
1p 		→ 3 4He 8,68 МеВ 0
Чистий результат горіння 2D

(сума перших 4 рядків)

6 2D → 2(4He + n + p) 43,225 МеВ 0,046
Сучасне ядерне паливо
235U + n → 2 FP + 2,5n ~200 МеВ 0,0075

Якщо температура синтезу нижча за температуру злиття ядер гелію, у результаті реакції утворюється високоенергетична альфа-частинка, яка швидко приєднує електрон, утворюючи стабільний легкий іон гелію, який можна використати безпосередньо як джерело електроенергії, не продукуючи небезпечні нейтрони.

Гелій-3 можна використовувати в реакціях синтезу за однією з реакцій

2H + 3He → 4He + 1p + 18,3 МеВ

або

3He + 3He → 4He + 2 1p + 12,86 МеВ.

У процесі традиційного термоядерного синтезу дейтерію і тритію («D-T») утворюються енергійні нейтрони, які забруднюють компоненти реактора радіоактивними продуктами активації[en]. Синтез гелію-3 привабливий тим, що в результаті цієї реакції не утворюються нейтрони[en], а отже, не відбувається й радіоактивного забруднення. Гелій-3 сам по собі не є радіоактивним. Єдиний високоенергетичний побічний продукт, протон, на відміну від нейтрона, є зарядженою частинкою, а отже, його можна утримувати за допомогою електричних і магнітних полів. Енергія імпульсу цього протона, створеного в процесі синтезу, взаємодіятиме з електромагнітним полем, яке його утримує, що дає змогу безпосередньо виробляти чисту електроенергію[80].

Через вищий кулонівський бар'єр температура, необхідна для синтезу 2H + 3He, набагато вища, ніж для звичайного D-T-синтезу. Ба більше, оскільки для синтезу обидва реагенти повинні бути змішані, відбуватимуться реакції не лише D + T, а й між ядрами того самого реагенту — D + D та T + T, а реакція D + D (2H + 2H) супроводжується утворенням нейтрона. Швидкість реакції залежить від температури, але швидкість реакції D + 3He ніколи не перевищує швидкість реакції D + D більше, ніж в 3,56 раза (див. графік праворуч). Тому термоядерний синтез із використанням палива D + 3He при правильній температурі та збідненій паливній суміші може виробляти набагато менший потік нейтронів, ніж D-T-синтез, але через утворення нейтрона він не є чистим, що зводить нанівець його привабливість, принаймні частково.

Друга можливість — злиття 3He із самим собою (3He + 3He) — вимагає ще вищих температур (адже в цьому разі обидва реагенти мають заряд +2), а отже, її реалізація є ще складнішою, ніж реакція D + 3He. Однак у цій реакції не утворюються нейтрони, а протони, оскільки вони є зарядженими частинками, можна утримувати за допомогою електричних і магнітних полів. Отже, ця реакція уможливлює пряме генерування електроенергії. Термоядерний синтез 3He + 3He можливий (це вже продемонстровано в лабораторних умовах) і має величезні переваги, але його прибуткове комерційне застосування буде досягнуто через багато років[81].

Обсяги гелію-3, необхідні для заміни традиційних видів палива, є значними порівняно з наявними на сьогодні. Загальна кількість енергії, яка виробляється в реакції 2D + 3He, становить 18,4 мегаелектронвольт, що відповідає приблизно 493 мегават-годинам (4,93×108 Вт·год) на три грами (один моль) 3He. Якби всю цю енергію можна було перетворити на електричну зі 100%-вою ефективністю (що фізично неможливо), це відповідало б приблизно 30 хвилинам роботи гігаватної електростанції на один моль 3He. Таким чином, для річного виробництва (за витрати 6 грамів на кожну годину роботи) знадобилося б 52,5 кілограма гелію-3.

 
Швидкість реакції термоядерного синтезу швидко зростає з температурою, поки не досягне максимуму, а потім поступово спадає. Вона досягає піка при нижчій температурі (близько 70 кеВ, або 800 млн К) і при вищому значенні, ніж в інших реакціях, які зазвичай розглядаються для визначення енергії термоядерного синтезу.

Кількість палива, необхідного для великомасштабних застосувань, можна також виразити через загальне споживання: споживання електроенергії 107 мільйонами американських домогосподарств (за даними Управління енергетичної інформації США) у 2001 році становило 1140 млрд кВт·год (1,14×1015 Вт·год). Якщо припустити, ефективність перетворення є 100%-вою, то для цього сегмента енергетичного попиту США знадобиться 6,7 тонни гелію-3 на рік, або, за більш реалістичної ефективності перетворення з урахування втрат під час передавання від виробників до кінцевих споживачів, — 15—20 тонн на рік.

Підхід другого покоління до керованого термоядерного синтезу передбачає поєднання гелію-3 і дейтерію, 2D. У результаті цієї реакції утворюється альфа-частинка і високоенергетичний протон. Найважливіша потенційна перевага цієї реакції термоядерного синтезу для виробництва енергії, а також інших застосувань полягає в її сумісності з використанням електростатичних полів для керування іонами палива і протонами синтезу. Завдяки використанню твердотільних перетворювальних матеріалів та інших технологій з'являється можливість перетворювати кінетичну енергію високошвидкісних протонів — позитивно заряджених частинок — безпосередньо в електричний струм. Потенційна ефективність перетворення може досягати 70 %, оскільки зникає потреба спершу перетворювати енергію протонів на тепло, а потім тепло на електричний струм за допомогою електричного генератора.

Електростанції, які працюють на гелії-3

ред.

Про можливості електростанцій на гелії-3 було багато заяв. На думку їх прихильників, термоядерні електростанції, які працюють на дейтерії і гелії-3, потребуватимуть нижчих капітальних та експлуатаційних витрат, ніж їхні конкуренти, завдяки меншій технічній складності, вищій ефективності перетворення, меншим розмірам, відсутності радіоактивного палива, відсутності забруднення повітря і води, а також низьким вимогам до заховання радіоактивних відходів. За останніми оцінками, для розробки й будівництва першої електростанції на основі термоядерного синтезу гелію-3 знадобиться близько 6 млрд дол. інвестицій. Фінансова беззбитковість за сьогоднішніх оптових цін на електроенергію (0,05 долара за кіловат-годину) настане після того, як в експлуатацію будуть введені п'ять 1-гігаватних електростанцій, які замінять старі традиційні електростанції або задовольнять новий попит[82].

Утім, реальність не така однозначна. Найбільш інноваційні програми термоядерного синтезу у світі передбачають інерційне утримання плазми (наприклад, Національний комплекс лазерних термоядерних реакцій) або магнітний термоядерний синтез (наприклад, Міжнародний експериментальний термоядерний реактор і Wendelstein 7-X). Для першого з цих способів не розроблено чіткої дорожньої карти виробництва електроенергії. Щодо другого, комерційне виробництво електроенергії не очікується раніше 2050 року[83]. В обох випадках йдеться про найпростіший тип термоядерного синтезу — D + T. Причиною цього є дуже низький кулонівський бар'єр для цієї реакції; для реакції D + 3He бар'єр набагато вищий, а для 3He + 3He — ще вищий.

Величезна вартість таких реакторів, як ІТЕР і Національний комплекс лазерних термоядерних реакцій, значною мірою пов'язана з їхніми величезними розмірами, але для масштабування до вищих температур плазми потрібні ще більші реактори. Протони з енергією 14,7 МеВ, альфа-частинки з енергією 3,6 МеВ від синтезу D + 3He, а також вища ефективність перетворення — усе це означає, що з кілограма речовини видобувається більше електроенергії, ніж при синтезі D + T (17,6 МеВ), але не набагато більше. Ще одним недоліком є те, що швидкість реакції синтезу гелію-3 не є особливо високою, що вимагає більшого реактора або більшої кількості реакторів для виробництва такої ж кількості електроенергії.

Альтернативи гелію-3

ред.

Щоб обійти проблему величезних електростанцій, економічна неефективність яких неочевидна навіть для синтезу D + T, не кажучи вже про набагато складніший синтез D + 3He, запропоновано низку інших типів реакторів — фузор, полівелл, щільний плазмовий фокус[en] (DPF) і багато інших. Утім, чимало з цих концепцій мають фундаментальні проблеми з досягненням чистого приросту енергії і, як правило, вони передбачають досягнення термоядерного синтезу в умовах теплової нерівноваги, що потенційно може виявитися неможливим[84]. Як наслідок, реалізація цих перспективних програм супроводжується проблемами з фінансуванням, незважаючи на їхні порівняно невеликиі бюджети. Однак, на відміну від «великих» і «гарячих» систем термоядерного синтезу, такі системи, якщо їх вдасться реалізувати, здатні масштабуватися до безнейтронного ядерного синтезу[en] з вищим бар'єром, і тому їхні прихильники, як правило, пропагують синтез за формулою p + 11B (протон + бор-11), який не потребує таких екзотичних видів палива, як гелій-3.

Гелій-3 на інших космічних тілах

ред.

Місяць

ред.

Матеріали на поверхні Місяця, розташовані в освітлених Сонцем ділянках, містять гелій-3 у концентрації від 1,4 до 15 частин на мільярд[85][86]; у постійно затінених регіонах концентрація може досягати 50 частин на мільярд[87]. Ряд людей, зокрема Джеральд Кульчинський (Gerald Kulcinski) в 1986 році[88], запропонували досліджувати Місяць, видобувати місячний реголіт і використовувати гелій-3, який у ньому міститься, для термоядерного синтезу. Через низьку концентрацію гелію-3 будь-якому гірничодобувному обладнанню доведеться переробляти надзвичайно велику кількість реголіту (понад 150 тонн реголіту для отримання одного грама гелію-3)[89].

Першочерговим завданням першого місячного зонду Індійської організації космічних досліджень і розробок (ISRO) під назвою «Чандраян-1», запущеного 22 жовтня 2008 року[90], як повідомлялося в деяких джерелах, було картування поверхні Місяця з метою пошуку мінералів, що містять гелій-3[91]. В офіційному переліку цілей проєкту така мета не згадується, хоча багато встановленої на ньому наукового обладнання має застосування, пов'язане з гелієм-3[92][93].

Космо- і геохімік Оуян Цзиюань[en] з Китайської академії наук, який нині очолює Китайську програму дослідження Місяця, уже неодноразово заявляв, що однією з головних цілей програми буде видобуток гелію-3, з якого

…щороку три польоти космічних шатлів могли б приносити достатньо палива для всього людства[94].

У січні 2006 року російська космічна компанія РКК «Енергія» оголосила, що вважає місячний гелій-3 потенційним економічним ресурсом, видобування якого можна буде почати до 2020 року[95] за наявності фінансування[96][97].

Не всі згодні, що видобуток місячного гелію-3 можливий і навіть що на нього буде попит для термоядерного синтезу. Зокрема, Дуейн Дей[en] у своїй статті 2015 року в онлайн-журналі The Space Review[en] характеризує видобуток гелію-3 на Місяці з метою його використання в термоядерному синтезі як мрію про неперевірену магічну технологію, ставить під сумнів доцільність цього задуму і вказує, що видобуток гелію-3 на Землі міг би бути ефективнішим[98].

Газові гіганти

ред.

Існують пропозиції видобувати гелій-3 на газових гігантах[99]. Наприклад, гіпотетичний міжзоряний зонд «Дедал», розроблюваний Британським міжпланетним товариством[100], передбачає заправку гелієм-3 зі спеціальних «шахт» в атмосфері Юпітера[101].

Джерела

ред.
  1. Dobbs E. R. Helium Three. — Oxford University press, 2000. ISBN 0-19-850640-6
  2. Галимов Э. М. Если у тебя есть энергия, ты можешь извлечь всё [Архівовано 26 грудня 2014 у Wayback Machine.] — Редкие земли. 2014. № 2. — С. 6—12.
  3. The Helium-3 Shortage: Supply, Demand, and Options for Congress [Архівовано 24 вересня 2015 у Wayback Machine.] // FAS, December 22, 2010 (англ.)

Посилання

ред.

Примітки

ред.
  1. ↑ https://arxiv.org/abs/astro-ph/0412380v1
  2. ↑ Galaxy v25n01 (1966 10).
  3. ↑ Вселенская алхимия [Архівовано 4 березня 2018 у Wayback Machine.] / С. Попов, А. Сергеев // Вокруг Света. — 2008. — № 4. — С. 3]
  4. ↑ Moon's Helium-3 Could Power EarthBy Julie Wakefield [Архівовано 21 липня 2011 у Wayback Machine.] (англ.)
  5. ↑ Перспективи використання Гелію-3 як термоядерного палива для майбутнього людства. Архів оригіналу за 10 жовтня 2020. Процитовано 11 жовтня 2020.
  6. ↑ а б Індія розраховує почати видобуток гелію-3 на Місяці до 2030 року. Архів оригіналу за 16 жовтня 2020. Процитовано 11 жовтня 2020.
  7. ↑ Matson, John. Is MOON 's sci-fi vision of lunar helium 3 mining based in reality?. Scientific American Blog Network (англ.). Процитовано 3 березня 2024.
  8. ↑ https://cds.cern.ch/record/1055767/files/CM-PRS00002036.pdf
  9. ↑ Raupe, Joel (16 грудня 2010). Lunar Pioneer: Chang'e-1 maps Moon's Helium-3 inventory. Lunar Pioneer. Процитовано 3 березня 2024.
  10. ↑ а б https://www.lpi.usra.edu/meetings/lpsc2007/pdf/2175.pdf
  11. ↑ Cocks, Franklin Hadley (1 квітня 2010). 3He in permanently shadowed lunar polar surfaces. Icarus. Т. 206, № 2. с. 778—779. doi:10.1016/j.icarus.2009.12.032. ISSN 0019-1035. Процитовано 3 березня 2024.
  12. ↑ Helium-3 mining on the lunar surface. Архів оригіналу за 17 жовтня 2020. Процитовано 11 жовтня 2020.
  13. ↑ Transmutation effects observed with heavy hydrogen. Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Containing Papers of a Mathematical and Physical Character (англ.). Т. 144, № 853. 1934-05. с. 692—703. doi:10.1098/rspa.1934.0077. ISSN 0950-1207. Процитовано 3 березня 2024.
  14. ↑ Alvarez, Luis W.; Cornog, Robert (15 вересня 1939). Helium and Hydrogen of Mass 3. Physical Review. Т. 56, № 6. с. 613—613. doi:10.1103/PhysRev.56.613. Процитовано 3 березня 2024.
  15. ↑ Internet Archive, Luis W. (1987). Discovering Alvarez : selected works of Luis W. Alvarez, with commentary by his students and colleagues. Chicago : University of Chicago Press. ISBN 978-0-226-81304-2.
  16. ↑ Lawrence and His Laboratory: Episode: A Productive Error. web.archive.org. 10 травня 2017. Архів оригіналу за 10 травня 2017. Процитовано 3 березня 2024.{{cite web}}: Обслуговування CS1: bot: Сторінки з посиланнями на джерела, де статус оригінального URL невідомий (посилання)
  17. ↑ Teragon's Summary of Cryogen Properties. www.trgn.com. Процитовано 5 березня 2024.
  18. ↑ Chase, C. E.; Zimmerman, George O. (1 червня 1973). Measurement ofP-V-T relations and critical indices of3He. Journal of Low Temperature Physics (англ.). Т. 11, № 5. с. 551—579. doi:10.1007/BF00654447. ISSN 1573-7357. Процитовано 5 березня 2024.
  19. ↑ https://web.archive.org/web/20080229105829/http://ufn.ru/ufn04/ufn04_11/Russian/nob0411d.pdf
  20. ↑ а б в г д https://fti.neep.wisc.edu/fti.neep.wisc.edu/pdf/fdm967.pdf
  21. ↑ Sano, Yuji; Wakita, Hiroshi; Huang, Chin-Wang (1986-09). Helium flux in a continental land area estimated from 3He/4He ratio in northern Taiwan. Nature (англ.). Т. 323, № 6083. с. 55—57. doi:10.1038/323055a0. ISSN 1476-4687. Процитовано 8 березня 2024.
  22. ↑ а б Aldrich, L.T.; Nier, Alfred O. Phys. Rev. 74, 1590—1594 (1948). The Occurrence of He3 in Natural Sources of Helium. Page 1592, Tables I and II.
  23. ↑ WebElements Periodic Table » Helium » the essentials. www.webelements.com. Процитовано 9 березня 2024.
  24. ↑ а б в http://www.stratosolar.com/uploads/5/6/7/1/5671050/29_challengestoheliumsupply111003.pdf
  25. ↑ а б в г д https://sgp.fas.org/crs/misc/R41419.pdf
  26. ↑ https://stacks.cdc.gov/view/cdc/10597/cdc_10597_DS1.pdf
  27. ↑ Trenberth, Kevin E.; Smith, Lesley (15 березня 2005). The Mass of the Atmosphere: A Constraint on Global Analyses. Journal of Climate (англ.). Т. 18, № 6. с. 864—875. doi:10.1175/JCLI-3299.1. ISSN 0894-8755. Процитовано 10 березня 2024.
  28. ↑ Layton Wittenberg Obituary 2012. Cress Funeral and Cremation Services (англ.). Процитовано 10 березня 2024.
  29. ↑ Anderson, Don L. (1993). Helium-3 from the Mantle: Primordial Signal or Cosmic Dust?. Science. Т. 261, № 5118. с. 170—176. ISSN 0036-8075. Процитовано 10 березня 2024.
  30. ↑ Wittenberg, L. J.; Cameron, E. N.; Kulcinski, G. L.; Ott, S. H.; Santarius, J. F.; Sviatoslavsky, G. I.; SViatoslavsky, I. N.; Thompson, H. E. (1992-07). A Review of 3 He Resources and Acquisition for Use as Fusion Fuel. Fusion Technology (англ.). Т. 21, № 4. с. 2230—2253. doi:10.13182/FST92-A29718. ISSN 0748-1896. Процитовано 11 березня 2024.
  31. ↑ Crawford, Ian A. (2015-04). Lunar resources: A review. Progress in Physical Geography: Earth and Environment (англ.). Т. 39, № 2. с. 137—167. doi:10.1177/0309133314567585. ISSN 0309-1333. Процитовано 11 березня 2024.
  32. ↑ FTI Research: Lunar Mining of Helium-3: publications. web.archive.org. 4 вересня 2006. Архів оригіналу за 4 вересня 2006. Процитовано 11 березня 2024.
  33. ↑ Cocks, Franklin Hadley (1 квітня 2010). 3He in permanently shadowed lunar polar surfaces. Icarus. Т. 206, № 2. с. 778—779. doi:10.1016/j.icarus.2009.12.032. ISSN 0019-1035. Процитовано 11 березня 2024.
  34. ↑ The Space Review: A fascinating hour with Gerald Kulcinski. www.thespacereview.com. Процитовано 12 березня 2024.
  35. ↑ https://www.jpl.nasa.gov. The Lunar Gold Rush: How Moon Mining Could Work. NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) (амер.). Процитовано 12 березня 2024.
  36. ↑ Korean fusion reactor achieves record plasma - World Nuclear News. www.world-nuclear-news.org. Процитовано 12 березня 2024.
  37. ↑ Fusion reactor | Description, History, Uses, & Facts | Britannica. www.britannica.com (англ.). 11 березня 2024. Процитовано 12 березня 2024.
  38. ↑ а б в The Space Review: The helium-3 incantation. www.thespacereview.com. Процитовано 12 березня 2024.
  39. ↑ а б Nuclear Fusion : WNA. web.archive.org. 19 липня 2015. Архів оригіналу за 19 липня 2015. Процитовано 12 березня 2024.
  40. ↑ Wayback Machine (PDF). web.archive.org. Архів оригіналу (PDF) за 20 січня 2019. Процитовано 12 березня 2024.
  41. ↑ china space program Coverage | Space. Space.com (англ.). 11 березня 2024. Процитовано 12 березня 2024.
  42. ↑ Breakeven. EUROfusion (амер.). Процитовано 12 березня 2024.
  43. ↑ DOE National Laboratory Makes History by Achieving Fusion Ignition. Energy.gov (англ.). Процитовано 12 березня 2024.
  44. ↑ Davidpublished, Leonard (7 січня 2015). Is Moon Mining Economically Feasible?. Space.com (англ.). Процитовано 12 березня 2024.
  45. ↑ а б Davenport, Christian (13 березня 2024). This company intends to be the first to mine the moon. Washington Post (амер.). ISSN 0190-8286. Процитовано 18 березня 2024.
  46. ↑ Niemann, Hasso B.; Atreya, Sushil K.; Carignan, George R.; Donahue, Thomas M.; Haberman, John A.; Harpold, Dan N.; Hartle, Richard E.; Hunten, Donald M.; Kasprzak, Wayne T. (10 травня 1996). The Galileo Probe Mass Spectrometer: Composition of Jupiter's Atmosphere. Science (англ.). Т. 272, № 5263. с. 846—849. doi:10.1126/science.272.5263.846. ISSN 0036-8075. Процитовано 14 березня 2024.
  47. ↑ Nuclear Physics. Energy.gov (англ.). Процитовано 15 березня 2024.
  48. ↑ https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/jres/105/4/j54luc2.pdf
  49. ↑ https://web.archive.org/web/20130520184942/http://www.ehso.emory.edu/content-forms/3anuclidedatasafetysheets.pdf
  50. ↑ https://publications.ffi.no/nb/item/asset/dspace:6780/20-01388.pdf
  51. ↑ APT in the NEWS. web.archive.org. 29 жовтня 2006. Архів оригіналу за 29 жовтня 2006. Процитовано 17 березня 2024.
  52. ↑ Reprocessing Relapse / Tritium Production (Vol. 5, No. 1) - Institute for Energy and Environmental Research (англ.). Процитовано 17 березня 2024.
  53. ↑ Physics Projects Deflate for Lack of Helium-3 - IEEE Spectrum. spectrum.ieee.org (англ.). Процитовано 17 березня 2024.
  54. ↑ https://www.nrc.gov/docs/ML0325/ML032521359.pdf
  55. ↑ Government of Canada, Innovation. Canadian Patent Database / Base de données sur les brevets canadiens. www.ic.gc.ca (англ.). Процитовано 19 березня 2024.
  56. ↑ Basic policy on handling of the ALPS treated water (PDF). Ministry of Economy, Trade and Industry. 13 квітня 2021.
  57. ↑ 2020년도 원전주변 환경방사능 조사 및 평가보고서 [2020 Environmental Radiation Survey and Evaluation Report Around Nuclear Power Plant]. Korea Hydro & Nuclear Power. 26 квітня 2021. с. 25. (table 8)
  58. ↑ Jardine, A. P.; Hedgeland, H.; Alexandrowicz, G.; Allison, W.; Ellis, J. (1 листопада 2009). Helium-3 spin-echo: Principles and application to dynamics at surfaces. Progress in Surface Science. Т. 84, № 11. с. 323—379. doi:10.1016/j.progsurf.2009.07.001. ISSN 0079-6816. Процитовано 21 березня 2024.
  59. ↑ Kole, P R; Jardine, A P; Hedgeland, H; Alexandrowicz, G (4 серпня 2010). Measuring surface phonons with a 3 He spin echo spectrometer: a two-dimensional approach. Journal of Physics: Condensed Matter. Т. 22, № 30. с. 304018. doi:10.1088/0953-8984/22/30/304018. ISSN 0953-8984. Процитовано 21 березня 2024.
  60. ↑ Alexandrowicz, G; Jardine, A P (13 липня 2007). Helium spin-echo spectroscopy: studying surface dynamics with ultra-high-energy resolution. Journal of Physics: Condensed Matter. Т. 19, № 30. с. 305001. doi:10.1088/0953-8984/19/30/305001. ISSN 0953-8984. Процитовано 21 березня 2024.
  61. ↑ A Modular Neutron Detector | Summer 2003| Los Alamos National Laboratory. web.archive.org. 3 травня 2008. Архів оригіналу за 3 травня 2008. Процитовано 22 березня 2024.{{cite web}}: Обслуговування CS1: bot: Сторінки з посиланнями на джерела, де статус оригінального URL невідомий (посилання)
  62. ↑ NCNR Neutron Spin Filters. www.ncnr.nist.gov. Процитовано 25 березня 2024.
  63. ↑ (IUCr) SANS polarization analysis with nuclear spin-polarized 3He. Journal of Applied Crystallography. 1 червня 2000. Процитовано 25 березня 2024.
  64. ↑ Neutron Spin Filters. NIST (англ.). 29 листопада 2017. Процитовано 25 березня 2024.
  65. ↑ Shortage Slows a Program to Detect Nuclear Bombs. The New York Times. 22 листопада 2009. Архів оригіналу за 25 березня 2024. Процитовано 16 вересня 2024. {{cite web}}: Недійсний |мертвий-url=dead (довідка) (англ.)
  66. ↑ Helium-3 Shortage. Chemical & Engineering News (англ.). Процитовано 25 березня 2024.
  67. ↑ Wayback Machine (PDF). web.archive.org. Архів оригіналу за 26 липня 2014. Процитовано 25 березня 2024.{{cite web}}: Обслуговування CS1: bot: Сторінки з посиланнями на джерела, де статус оригінального URL невідомий (посилання)
  68. ↑ Dilution Refrigeration. web.archive.org. 8 лютого 2010. Архів оригіналу за 8 лютого 2010. Процитовано 26 березня 2024.{{cite web}}: Обслуговування CS1: bot: Сторінки з посиланнями на джерела, де статус оригінального URL невідомий (посилання)
  69. ↑ Leawoods, Jason C.; Yablonskiy, Dmitriy A.; Saam, Brian; Gierada, David S.; Conradi, Mark S. (2001-01). Hyperpolarized 3 He gas production and MR imaging of the lung. Concepts in Magnetic Resonance (англ.). Т. 13, № 5. с. 277—293. doi:10.1002/cmr.1014. ISSN 1043-7347. Процитовано 27 березня 2024.
  70. ↑ Walker, Thad G.; Happer, William (1 квітня 1997). Spin-exchange optical pumping of noble-gas nuclei. Reviews of Modern Physics. Т. 69, № 2. с. 629—642. doi:10.1103/RevModPhys.69.629. Процитовано 27 березня 2024.
  71. ↑ Хронічні респіраторні захворювання | Центр громадського здоров’я. phc.org.ua. Процитовано 27 березня 2024.
  72. ↑ Altes, Talissa A.; Salerno, Michael (2004-10). Hyperpolarized Gas MR Imaging of the Lung. Journal of Thoracic Imaging (амер.). Т. 19, № 4. с. 250. doi:10.1097/01.rti.0000142837.52729.38. ISSN 0883-5993. Процитовано 27 березня 2024.
  73. ↑ MIT Achieves Breakthrough in Nuclear Fusion. Popular Mechanics (амер.). 28 серпня 2017. Процитовано 28 березня 2024.
  74. ↑ Kazakov, Ye O.; Ongena, J.; Wright, J. C.; Wukitch, S. J.; Lerche, E.; Mantsinen, M. J.; Van Eester, D.; Craciunescu, T.; Kiptily, V. G. (2017-10). Efficient generation of energetic ions in multi-ion plasmas by radio-frequency heating. Nature Physics (англ.). Т. 13, № 10. с. 973—978. doi:10.1038/nphys4167. ISSN 1745-2481. Процитовано 28 березня 2024.
  75. ↑ Inertial Electrostatic Confinement Fusion. Процитовано 6 травня 2007.
  76. ↑ Nuclear Fission and Fusion. Архів оригіналу за 4 квітня 2007. Процитовано 6 травня 2007.
  77. ↑ The Fusion Reaction. Архів оригіналу за 31 липня 2013. Процитовано 6 травня 2007.
  78. ↑ John Santarius (June 2006). A Strategy for D – 3He Development (PDF). Архів оригіналу (PDF) за 3 липня 2007. Процитовано 6 травня 2007.
  79. ↑ Nuclear Reactions. Процитовано 6 травня 2007.
  80. ↑ https://web.archive.org/web/20070703200103/http://fti.neep.wisc.edu/presentations/jfs_ieee0904.pdf
  81. ↑ https://www.technologyreview.com/energy/19296/[недоступне посилання]
  82. ↑ Mining The Moon - Popular Mechanics. web.archive.org. 14 серпня 2007. Архів оригіналу за 14 серпня 2007. Процитовано 6 квітня 2024.
  83. ↑ Pages - ITERAndBeyond. web.archive.org. 20 травня 2009. Архів оригіналу за 20 травня 2009. Процитовано 7 квітня 2024.{{cite web}}: Обслуговування CS1: bot: Сторінки з посиланнями на джерела, де статус оригінального URL невідомий (посилання)
  84. ↑ https://dspace.mit.edu/handle/1721.1/29869
  85. ↑ FTI Research: Lunar Mining of Helium-3: publications. web.archive.org. 4 вересня 2006. Архів оригіналу за 4 вересня 2006. Процитовано 9 квітня 2024.
  86. ↑ https://www.lpi.usra.edu/meetings/lpsc2007/pdf/2175.pdf
  87. ↑ Cocks, Franklin Hadley (1 квітня 2010). 3He in permanently shadowed lunar polar surfaces. Icarus. Т. 206, № 2. с. 778—779. doi:10.1016/j.icarus.2009.12.032. ISSN 0019-1035. Процитовано 9 квітня 2024.
  88. ↑ The Space Review: A fascinating hour with Gerald Kulcinski. www.thespacereview.com. Процитовано 9 квітня 2024.
  89. ↑ https://web.archive.org/web/20190120035522/http://fti.neep.wisc.edu/pdf/wcsar9311-2.pdf
  90. ↑ Welcome To ISRO :: Press Release :: October 22, 2008. web.archive.org. 7 січня 2012. Архів оригіналу за 7 січня 2012. Процитовано 10 квітня 2024.{{cite web}}: Обслуговування CS1: bot: Сторінки з посиланнями на джерела, де статус оригінального URL невідомий (посилання)
  91. ↑ With He-3 on mind, India gets ready for lunar mission. The Economic Times. 19 вересня 2008. ISSN 0013-0389. Процитовано 10 квітня 2024.
  92. ↑ Scientific. web.archive.org. 12 жовтня 2009. Архів оригіналу за 12 жовтня 2009. Процитовано 10 квітня 2024.{{cite web}}: Обслуговування CS1: bot: Сторінки з посиланнями на джерела, де статус оригінального URL невідомий (посилання)
  93. ↑ Nick (12 листопада 2008). Luna C/I:: Chandrayaan-1 Payload Feature #2: Sub KeV Atom Reflecting Analyser (SARA). Luna C/I. Процитовано 10 квітня 2024.
  94. ↑ He asked for the moon-and got it. www.chinadaily.com.cn. Процитовано 12 квітня 2024.
  95. ↑ SPACE.com -- Russian Rocket Builder Aims for Moon Base by 2015, Reports Say. web.archive.org. 9 серпня 2008. Архів оригіналу за 9 серпня 2008. Процитовано 12 квітня 2024.{{cite web}}: Обслуговування CS1: bot: Сторінки з посиланнями на джерела, де статус оригінального URL невідомий (посилання)
  96. ↑ The Space Review: Moonscam: Russians try to sell the Moon for foreign cash. www.thespacereview.com. Процитовано 12 квітня 2024.
  97. ↑ The Space Review: Death throes and grand delusions. www.thespacereview.com. Процитовано 12 квітня 2024.
  98. ↑ The Space Review: The helium-3 incantation. www.thespacereview.com. Процитовано 12 квітня 2024.
  99. ↑ Wayback Machine (PDF). web.archive.org. Архів оригіналу (PDF) за 27 березня 2009. Процитовано 12 квітня 2024.
  100. ↑ Project Daedalus: Demonstrating the Engineering Feasibility of Interstellar Travel – BIS Shop. bis-space.com. Процитовано 12 квітня 2024.
  101. ↑ The Daedalus Starship. Damn Interesting (амер.). Процитовано 12 квітня 2024.
Отримано з https://uk.wikipedia.org/w/index.php?title=Гелій-3&oldid=43564144