氦-3

氦气同位素气体
氦-3(Helium-3)是氦的两种稳定性同位素之一,元素符号为3He。它的相对原子质量为3.016,原子核由两颗质子和一颗中子所组成[5]。通常情况下氦-3为无色,无味,无毒,不燃烧的惰性气体,在0℃及0.101325MPa下的密度是0.1345Kg/m3[3]氦-3在自然氦气中的原子丰度为1.38x10⁻⁶。[3]地球上氦-3的含量非常少,据测算全世界总储量不超过100千克,而且大部分是由核弹头中的氚[chuān]衰变产生,而根据月球探测的结果,月球上的氦-3含量估计约100万吨以上。[4][6]
氦-3是一种目前已被世界公认的高效、清洁、安全、廉价的核聚变发电燃料[3]。氦-3主要的应用前景是作为核聚变燃料以产生大量能量,同时也可用于核磁共振、中子测水等领域;但由于地球氦-3储量极少且获取难度很大,目前氦-3还没有被广泛应用。[6][7]同时,以人类现有的技术和能力,目前还无法做到用氦-3来作为人类使用的能源,比如说:目前大规模受控核聚变的技术尚不具备。[8]

发现及研究历史

1934年,澳大利亚核物理学家马克·奥利芬特剑桥大学卡文迪许实验室工作时首次提出氦-3的存在[9];1939 年,路易斯·阿尔瓦雷斯(Luis Alvarez)和罗伯特·科诺格(Robert Cornog)首次完成了氦-3的分离。[10]
1996年诺贝尔物理学奖授予给戴维·李(David M Lee),奥谢罗夫(Douglas D Osheroff)和R C 里查森(Richard C Richardson),以表彰他们发现了氦-3中的超流动性。其中,奥谢罗夫因发现氦-3超流而获得1996年诺贝尔物理学奖。[11]