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科學家也解釋不到!新研究發現:地球上核融合燃料「氦-3」突增 10 倍

新頭殼newtalk | 林欣 綜合報導
1970-01-01T00:00:00Z
在地球大氣層內所發現的氦-3 成分比以前所知的高很多。   圖 : 翻攝自頭條/徐曉亞然
在地球大氣層內所發現的氦-3 成分比以前所知的高很多。   圖 : 翻攝自頭條/徐曉亞然

「氦-3」是一種有著無盡潛力的稀有潔淨核燃料,一直以來科學家就致力於研究它,不過過往研究多顯示它主要存在於外太空、特別是月球上,不過,於 5 月 9 日發佈於《自然·地球科學》(Nature Geoscience)期刊的研究顯示,在地球大氣層內所發現的氦-3 成分比以前所知的高很多。

「氦-3」之所以珍貴,是因為使用氦-3 的熱核反應爐中沒有中子產生(純氦 3 融合熱核反應只會產生帶正電的質子),故使用氦-3 作為能源時不會產生無法屏障的輻射,不會為環境帶來危害。而且在核融合反應中,氫的三種同位素與氦-3 聚變釋放出的能量是所有核融合反應中最大的,因此是一種有著無盡潛力的稀有潔淨核燃料。

然而雖然「氦-3」是核融合最理想的燃料,但過往的研究多顯示,氦 3 在地球上是非常稀有的元素,主要存在於外太空、特別是月球上。

據《維思網》(VICE)報導,加州大學聖地亞哥分校(University of California, San Diego)地球科學研究員本傑明·伯納(Benjamin Birner)引領的一項研究稱,在地球大氣層內所發現的氦-3 成分比以前所知的高很多,令人不解,研究發現證據顯示,原來地球上也有不少這種元素,是以前所知水平的至少十倍。

這份研究原來的目標是探測大氣中氦的另一個同位素氦-4(helium - 4)的含量。這種同位素是石油燃燒後的副產物,這份研究證實大氣中氦-4 的含量自 1974 年起一直處於上升的趨勢,這是人類使用石油燃料的結果,不過,也有以前的其它研究顯示,大氣中氦-4 同位素與氦-3 同位素的比例似乎是不變的,也就是說「既然大氣中氦-4 含量的增加,可以推測氦-3 的含量也在相應增加。」而該項新研究也推測,地球上已知的氦-3 含量只是新發現的 10% 左右。

而過往研究可追溯至 1995 年,當時伽利略號探測器直接將探頭伸入木星大氣,進行質譜分析的結果表明:氦-3 與氦-4 的比例約為 1:10000。 太陽大氣中的氦-3 僅占其氦元素的 0.0142%。

伯納說:「我們也不確定其具體的機制,但是我想如果地球上產生氦-3 超過之前所知的水平,我們可以考慮提取這些材料作為將來核聚變反應器的燃料。」

「氦3」是一種有著無盡潛力的稀有潔淨核燃料,一直以來科學家就致力於研究它

不過過往研究多顯示它主要存在於外太空、特別是月球上

氦3原子示意圖,包含原子核中的兩個質子、一個中子和外圍繞原子核旋轉的兩個電子。   圖:中文百科知識
氦3原子示意圖,包含原子核中的兩個質子、一個中子和外圍繞原子核旋轉的兩個電子。   圖:中文百科知識

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