El helio 3 está compuesto por 2 protones y 1 neutrón.
1. Explicación básica
El helio 3 es uno de los isótopos del helio y el símbolo del elemento es 3He. Su núcleo atómico está formado por dos protones y un neutrón. es un isótopo estable. Su abundancia relativa es del 0,000137%. El regolito (regolito) en la superficie de la luna es rico en helio-3.
Debido a que no hay neutrones en un reactor termonuclear que usa helio-3 (la reacción termonuclear entre helio-3 y deuterio solo producirá protones no radiactivos), no se producirá radiación cuando se use helio-3 como una fuente de energía. No causará daño al medio ambiente. Sin embargo, debido a que las reservas de helio-3 en la Tierra son escasas, no se puede utilizar como fuente de energía en grandes cantidades.
Afortunadamente, según los resultados de la exploración lunar, se estima que el contenido de helio-3 en la Luna es de más de 1 millón de toneladas. 100 toneladas de helio-3 pueden proporcionar la energía total del mundo durante un año.
2. Investigación científica:
El helio 3 juega un papel importante en los campos de la física de bajas temperaturas y la mecánica cuántica. Debido a sus propiedades especiales, el helio 3 se puede utilizar para simular la materia interestelar y las propiedades superconductoras del universo. Los científicos utilizan helio 3 para estudiar el comportamiento cuántico y las transiciones de fase a bajas temperaturas, lo que nos ayuda a comprender mejor el comportamiento de las partículas microscópicas en la naturaleza.
Método de separación del helio 3
1. Método de difusión de gas
Este es el primer método de concentración desarrollado comercialmente. El proceso se basa en diferencias en las velocidades a las que se mueven los isótopos de diferentes masas a medida que se convierten a un estado gaseoso. En cada etapa de difusión de gas, cuando el gas a alta presión penetra las membranas porosas de níquel instaladas secuencialmente en la cascada, sus gases moleculares ligeros atraviesan la pared de la membrana porosa más rápido.
Este proceso de bombeo consume mucha electricidad. El gas que ha pasado a través del tubo de membrana se bombea a la siguiente etapa, mientras que el gas que queda en el tubo de membrana regresa a la etapa inferior para su recirculación. En cada nivel, la relación de concentración aumenta sólo ligeramente. Enriquecer uranio-235 hasta alcanzar una abundancia de grado reactor requiere niveles superiores a 1.000.
2. Método de centrifugación de gas
En este tipo de proceso, el gas se comprime a través de una serie de cilindros giratorios de alta velocidad, o centrífugas. Los gases moleculares pesados isotópicos tienen más probabilidades de enriquecerse cerca de la pared del cilindro que los gases moleculares ligeros. El gas enriquecido cerca del eje se elimina y se envía a otra centrífuga para su posterior separación.
A medida que el gas pasa por una serie de centrifugadoras, sus moléculas de isótopos se van enriqueciendo gradualmente. El método de centrifugación de gas requiere mucha menos energía eléctrica que el método de difusión de gas, por lo que este método ha sido adoptado por la mayoría de las nuevas plantas de enriquecimiento.