Wie Lunar Boden könnte die Zukunft macht

Anmerkung der Redaktion: Jeden Mittwoch LiveScience untersucht die Lebensfähigkeit der neuen Energietechnologien – die Kraft der Zukunft.

Der Mond ist wieder einmal ein beliebtes Ausflugsziel, da mehrere
Raumfahrtnationen sprechen über das Einrichten von Basen gibt. Eine
Grund wäre, Kraftstoff für zukünftige Fusionsreaktoren abzubauen.

Der Kraftstoff ist in diesem Fall Helium-3,
ein leichter Isotop des Heliums in Ballons verwendet. In hochenergetischen
Kollisionen, Helium-3 Sicherungen mit anderen Kernen, mehr Energie zu lösen und
weniger Abfall als die Reaktionen in herkömmlichen Kernreaktoren.

"Wenn wir zeigen können, dass wir Helium-3 brennen kann, ist es eine viel sauberere und
sicherere Energiequelle als andere nukleare Brennstoffe", sagte Gerald Kulcinski,
Direktor des Instituts Fusion Technologie an der Universität
Wisconsin in Madison.

Nur 40 Tonnen von diesem Zeug hat genügend potentielle Energie erfüllen die
Total US-Strombedarfs für ein Jahr. Allerdings gibt es fast keine
Helium-3 auf der Erde. Die nächste Lieferung ist auf dem Mond.

Mehreren Raumfahrtagenturen, insbesondere in China, Russland und Indien haben Helium-3 als eine mögliche Auszahlung für ihre lunar Projekte erwähnt.

"Ich glaube nicht, dass die Hauptmotivation zum Mond zurück
Helium-3,"sagte Kulcinski. "Aber über die langfristige, begegnen wir einer
Energie-Problem."

Fusion-Lösung

Alle aktuellen Kernkraft basiert auf Kernspaltung, in dem ein großer Kern (z. B. Uran) in kleinere Kerne auseinander bricht.

Die Alternative ist Fusion, in dem zwei kleine Kerne zusammen kommen, um einen größeren Kern bilden und lassen reichlich Energie.

Ein kommerziellen Fusionsreaktor hat nie errichtet worden, aber ein Prototyp
genannt hat den internationalen thermonuklearen experimentellen Reaktor (ITER)
gerade erst begonnen Bau in Cadarache / Südfrankreich. Der Plan ist, generieren
die benötigten 100 Millionen Grad Plasma bis zum Jahr 2016, aber eine macht
Anlage, die Strom liefern kann möglicherweise nicht für weitere 20 online geschaltet.
Jahre danach.

Die Reaktion, die in ITER auftreten wird ist die Verschmelzung von zwei Wasserstoff
Isotope: Deuterium und Tritium. Ein Anliegen ist, dass das Tritium ist
radioaktive und eine Komponente von Kernwaffen, muss also darauf geachtet werden
im Umgang mit ihm.

Ein weiteres Problem ist die hochenergetischen Neutronen emittiert von der
Deuterium-Tritium-Reaktion. Diese Neutronen slam in den Reaktorwänden
und strukturelle Schäden verursachen. Es wird erwartet, dass die Wände in ITER
müssen alle ein bis zwei Jahre erneuert werden, Kulcinski sagte.

Deshalb Kulcinski und andere befürworten Handel das Tritium mit nichtradioaktiven Helium-3.

"Der Vorteil ist, dass es sehr wenige Neutronen macht", sagte Rich Nebel
von Emc2 Fusion "ein Unternehmen mit Sitz in Santa Fe, NM Dies reduziert
"Strahlung ausgibt und auch vereinfacht das Engineering."

Darüber hinaus werden die Reaktionsprodukte von Helium-3 Fusion berechnet,
so kann ihre Energie direkt in Strom ohne umgewandelt werden
Umweg über die ineffiziente Schritt mit kochendem Wasser zu gehen
Dampf.

Helium-Quellen

Trotz seiner scheinbaren Attraktivität ist Helium-3 von oft vernachlässigt.
Fusion-Forscher. Ein Grund dafür ist, dass die Erde sehr wenig davon hat.
Ein kleiner Teil von Helium-3 wird als eine unerwünschte Nebenerscheinung erfasst.
im Inneren der Kernwaffen und verkauft für ungefähr $1.000 pro Gramm, Kulcinski
sagte.

Eine kontinuierliche Versorgung von Helium-3 finden Sie im Sonnenwind, aber
Magnetfeld unseres Planeten lenkt diese Teilchen entfernt. Das gleiche ist
nicht wahr, auf dem Mond. Der Mond hat 1 Million gesammelt.
Tonnen von Helium-3, aus dem Sonnenwind über seine 4,5 Milliarden Jahre
Geschichte, sagte Kulcinski.

Beweise für diese in das Mondgestein gefunden wurde (wieder durch die
Apollo-Astronauten und russische Rovers) auf einem Niveau von 10 bis 20 ppm
Mrd. EUR.

"Helium-3 ist vorhanden auf dem Mond, aber in sehr geringe Konzentration
Ebenen, was bedeutet, dass viele Hunderte Millionen Tonnen Boden sein muss
verarbeitete, extrahieren Sie eine Tonne von Helium-3,"sagte Paul Spudis von der Lunar
und planetarischen Institut, eine NASA-finanzierten Forschungseinrichtung.

Diese Extraktion erfordert Heizung lunar Staubpartikel auf rund 1.300 Grad Fahrenheit (700 Grad Celsius), sagte Spudis.

Kulcinski und seine Kollegen haben Rover entworfen, die bewegen konnte
entlang der Oberfläche, lunar Boden kratzen und es mit Heizung
konzentriertes Sonnenlicht.

Solch ein Bergbaubetrieb würde 300 Mal mehr Energie als es abrufen.
verwendet wird (einschließlich aller Energie, fliegen zum Mond und zurück), Kulcinski
Schätzungen. Im Vergleich dazu gibt Kohleabbau 15 - 20 Mal die Energie
Legen Sie in. Sein Team hat geschätzt, dass es rund $ 800 Millionen Kosten könnte
jede Tonne Mond Helium-3 zurückzubringen.

Klingt viel, aber wenn Sie die Fusionsenergie verkaufen könnte
zu einem Preis vergleichbar mit Benzin, Öl bei 100 Dollar pro Barrel, anhand der
Helium-3 würde sich lohnen $ 10 Milliarden pro Tonne.

"Unsere Herausforderung ist nicht die Helium-3 erhalten; Es zeigt, dass wir es brennen kann,"sagte Kulcinski.

Schwer zu brennen

Brennen von Helium-3 erfordert höhere anfänglichen Energie als bei der Verbrennung
Wasserstoffisotopen. Deshalb ist ITER nicht erwägt, Helium-3 als eine
möglich Kraftstoff zu diesem Zeitpunkt.

Kulcinskis Gruppe funktioniert jedoch auf eine andere Methode, genannt
Inertial elektrostatische Entbindung (IEC) — für die Erreichung der Fusion
Reaktionen. Anstatt mit Hilfe von Magnetfeldern eine sehr heiße beschränken
Plasma wie ITER zu tun gedenkt, IEC funktioniert durch Beschleunigung der Kerne in Richtung
einander mit elektrischen Feldern.

Kulcinski und seine Mitarbeiter haben es geschafft, nukleare aufrecht zu erhalten
Fusion in ihrem kleinen Prototyp-System. Zudem ist das Unternehmen Emc2 Fusion
Arbeiten auf ein ähnliches Design.

Jedoch erfordern alle diese IEC-Demonstrationen, zumindest vorerst
viel mehr Energie als sie halten können. Die meisten Forscher sind sich einig
dass Helium-3 ist unwahrscheinlich, dass die ersten Kraftstoff in Fusionsreaktoren verwendet werden.

"Man sollte niemals nie sagen — es kann kommen, das Helium-3
eine wichtige Energiequelle könnte im nächsten Jahrhundert werden"
Spudis sagte. "Dieser Zeit ist noch nicht gekommen. Und ich vermute, dass es
ausschalten Sie noch einige Zeit."

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