హీలియం-3: Difference between revisions
ఇంగ్లీష్ వికీపీడియాలోని “Helium-3” వ్యాసానికి తెలుగు అనువాదం |
ఇంగ్లీష్ వికీపీడియాలోని “Helium-3” వ్యాసానికి తెలుగు అనువాదం |
||
| Line 3: | Line 3: | ||
| colspan="2" style="text-align:center; background:#ffffff" | | | colspan="2" style="text-align:center; background:#ffffff" | | ||
|- | |- | ||
! colspan="2" style="background:#f5e9b8; text-align:center" | | ! colspan="2" style="background:#f5e9b8; text-align:center" | సాధారణ | ||
|- | |- | ||
! style="text-align:left; font-weight:normal; width:40%" | చిహ్నం | ! style="text-align:left; font-weight:normal; width:40%" | చిహ్నం | ||
| Line 32: | Line 32: | ||
|- | |- | ||
! style="text-align:left; font-weight:normal; width:40%" | మాతృ ఐసోటోపులు | ! style="text-align:left; font-weight:normal; width:40%" | మాతృ ఐసోటోపులు | ||
| H (ట్రిటియం బీటా క్షయం) | | H (ట్రిటియం యొక్క బీటా క్షయం) | ||
|- | |- | ||
! style="text-align:left; font-weight:normal; width:40%" | హీలియం ఐసోటోపులు | ! style="text-align:left; font-weight:normal; width:40%" | హీలియం ఐసోటోపులు | ||
| Line 38: | Line 38: | ||
|} | |} | ||
'''హీలియం-3''' ('''<sup>3</sup>He'''<ref name=csaga>Galli, D.. (September 2004). "The cosmic saga of <sup>3</sup>He".</ref><ref name="ley196610">Ley, Willy. (October 1966). [https://archive.org/stream/Galaxy_v25n01_1966-10#page/n115/mode/2up The Delayed Discovery]. ''Galaxy Science Fiction''. 116–127.</ref>) అనేది హీలియం యొక్క తేలికపాటి, [[స్థిర ఐసోటోప్|స్థిరమైన]] [[ఐసోటోప్]]. దీని కేంద్రకంలో రెండు [[ప్రోటాన్]]లు మరియు ఒక [[న్యూట్రాన్]] ఉంటాయి, దీనిని [[ | '''హీలియం-3''' ('''<sup>3</sup>He'''<ref name=csaga>Galli, D.. (September 2004). "The cosmic saga of <sup>3</sup>He".</ref><ref name="ley196610">Ley, Willy. (October 1966). [https://archive.org/stream/Galaxy_v25n01_1966-10#page/n115/mode/2up The Delayed Discovery]. ''Galaxy Science Fiction''. 116–127.</ref>) అనేది హీలియం యొక్క తేలికపాటి, [[స్థిర ఐసోటోప్|స్థిరమైన]] [[ఐసోటోప్]]. దీని కేంద్రకంలో రెండు [[ప్రోటాన్]]లు మరియు ఒక [[న్యూట్రాన్]] ఉంటాయి, దీనిని [[helion (chemistry)|'హీలియన్']] అని పిలుస్తారు. ఇది రెండు ప్రోటాన్లు మరియు రెండు న్యూట్రాన్లు కలిగిన సాధారణ ఐసోటోప్ అయిన [[హీలియం-4]]కి భిన్నమైనది. హీలియం-3 మరియు [[Isotopes of hydrogen#Hydrogen-1 (Protium)|హైడ్రోజన్-1]] మాత్రమే న్యూట్రాన్ల కంటే ఎక్కువ ప్రోటాన్లు కలిగిన స్థిరమైన [[న్యూక్లైడ్]]లు. ఇది 1939లో కనుగొనబడింది. హీలియం-3 పరమాణువులు [[fermionic]] స్వభావాన్ని కలిగి ఉంటాయి మరియు 2.491 [[Orders of magnitude (temperature)#List of orders of magnitude for temperature|mK]] ఉష్ణోగ్రత వద్ద [[సూపర్ ఫ్లూయిడ్]]గా మారుతాయి. | ||
హీలియం-3 ఒక [[ప్రిమోర్డియల్ న్యూక్లైడ్]]గా లభిస్తుంది, ఇది మిలియన్ల సంవత్సరాలుగా [[భూమి యొక్క క్రస్ట్]] నుండి దాని [[వాతావరణం]]లోకి మరియు [[అంతరిక్షం]]లోకి విడుదలవుతోంది. ఇది సహజమైన [[న్యూక్లియోజెనిక్]] మరియు [[కాస్మోజెనిక్ న్యూక్లైడ్]] అని కూడా | హీలియం-3 ఒక [[ప్రిమోర్డియల్ న్యూక్లైడ్]]గా లభిస్తుంది, ఇది మిలియన్ల సంవత్సరాలుగా [[భూమి యొక్క క్రస్ట్]] నుండి దాని [[వాతావరణం]]లోకి మరియు [[అంతరిక్షం]]లోకి విడుదలవుతోంది. ఇది సహజమైన [[న్యూక్లియోజెనిక్]] మరియు [[కాస్మోజెనిక్ న్యూక్లైడ్]] అని కూడా భావించబడుతుంది, ఇది [[లిథియం]]పై సహజ న్యూట్రాన్లు తాకినప్పుడు ఉత్పత్తి అవుతుంది; ఈ న్యూట్రాన్లు [[స్పాంటేనియస్ ఫిషన్]] మరియు [[కాస్మిక్ రే]]లతో జరిగే [[న్యూక్లియర్ రియాక్షన్]]ల ద్వారా విడుదలవుతాయి. భూ వాతావరణంలో కనుగొనబడిన కొంత భాగం వాతావరణ మరియు నీటి అడుగున జరిగిన [[అణు పరీక్షల]] అవశేషం. | ||
హీలియం-3ని ఉపయోగించే [[ | హీలియం-3ని ఉపయోగించే [[న్యూక్లియర్ ఫ్యూజన్]]ను చాలా కాలంగా భవిష్యత్తుకు కావలసిన [[Energy development|శక్తి వనరు]]గా పరిగణిస్తున్నారు. దీని రెండు [[పరమాణువు]]ల కలయిక [[Aneutronic fusion|అన్యూట్రానిక్]]గా ఉంటుంది, అంటే ఇది సాంప్రదాయ ఫ్యూజన్ వలె ప్రమాదకరమైన రేడియేషన్‌ను విడుదల చేయదు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతలు అవసరం లేదు.<ref>Matson, John. (12 Jun 2009). [https://blogs.scientificamerican.com/news-blog/is-moons-sci-fi-vision-of-lunar-hel-2009-06-12/ Is MOON's Sci-Fi Vision of Lunar Helium 3 Mining Based in Reality?]. ''Scientific American – News Blog''.</ref> ఈ ప్రక్రియ అనివార్యంగా ఇతర ప్రతిచర్యలను సృష్టించవచ్చు, ఇవి చుట్టుపక్కల పదార్థాలను రేడియోధార్మికతకు గురిచేయవచ్చు.<ref>Close, Frank. (August 2007). [https://cds.cern.ch/record/1055767/files/CM-PRS00002036.pdf Fears Over Factoids]. ''CERN Document Server''.</ref> | ||
హీలియం-3 భూమిపై కంటే చంద్రునిపై ఎక్కువగా ఉంటుందని భావిస్తారు, ఇది బిలియన్ల సంవత్సరాలుగా [[సౌర గాలి]] ద్వారా [[రెగోలిత్]] యొక్క పై పొరలో నిక్షిప్తమై ఉంది,<ref>(December 2010). [http://lunarnetworks.blogspot.in/2010/12/change-1-maps-moons-helium-3-inventory.html Global inventory of Helium-3 in lunar regoliths estimated by a multi-channel microwave radiometer on the Chang-E 1 lunar satellite].</ref> అయినప్పటికీ సౌర కుటుంబంలోని [[ | హీలియం-3 భూమిపై కంటే చంద్రునిపై ఎక్కువగా ఉంటుందని భావిస్తారు, ఇది బిలియన్ల సంవత్సరాలుగా [[సౌర గాలి]] ద్వారా [[రెగోలిత్]] యొక్క పై పొరలో నిక్షిప్తమై ఉంది,<ref>(December 2010). [http://lunarnetworks.blogspot.in/2010/12/change-1-maps-moons-helium-3-inventory.html Global inventory of Helium-3 in lunar regoliths estimated by a multi-channel microwave radiometer on the Chang-E 1 lunar satellite].</ref> అయినప్పటికీ ఇది సౌర కుటుంబంలోని [[గ్యాస్ జెయింట్స్]] కంటే తక్కువ పరిమాణంలోనే ఉంటుంది.<ref>Slyuta, E. N.. (March 12–16, 2007). [http://www.lpi.usra.edu/meetings/lpsc2007/pdf/2175.pdf The Estimation of Helium-3 Probable Reserves in Lunar Regolith]. 2175.</ref><ref name="F. H. Cocks 2010">Cocks, F. H.. (2010). "<sup>3</sup>He in permanently shadowed lunar polar surfaces". ''Icarus''. 206 (2) 778–779. doi:[https://doi.org/10.1016/j.icarus.2009.12.032 10.1016/j.icarus.2009.12.032].</ref> | ||
== చరిత్ర == | == చరిత్ర == | ||
హీలియం-3 ఉనికిని మొదట 1934లో ఆస్ట్రేలియన్ [[ | హీలియం-3 ఉనికిని మొదట 1934లో ఆస్ట్రేలియన్ [[Nuclear physics|న్యూక్లియర్ ఫిజిసిస్ట్]] [[మార్క్ ఒలిఫాంట్]] ప్రతిపాదించారు, ఆయన [[కేంబ్రిడ్జ్ విశ్వవిద్యాలయం]]లోని [[కావెండిష్ లాబొరేటరీ]]లో పనిచేస్తున్నప్పుడు దీనిని కనుగొన్నారు. ఒలిఫాంట్ వేగవంతమైన [[డ్యూటరాన్]]లు డ్యూటెరాన్ లక్ష్యాలను ఢీకొనే ప్రయోగాలను నిర్వహించారు (ఇది [[న్యూక్లియర్ ఫ్యూజన్]] యొక్క మొదటి ప్రదర్శన).<ref>Oliphant, M. L. E.. (1934). "Transmutation Effects Observed with Heavy Hydrogen". ''[[Proceedings of the Royal Society A]]''. 144 (853) 692–703. doi:[https://doi.org/10.1098/rspa.1934.0077 10.1098/rspa.1934.0077].</ref> హీలియం-3ని వేరు చేయడం 1939లో [[లూయిస్ వాల్టర్ అల్వారెజ్|లూయిస్ అల్వారెజ్]] మరియు [[రాబర్ట్ కార్నోగ్]] ద్వారా మొదటిసారిగా సాధించబడింది.<ref>(1939). [https://archive.org/details/sim_physical-review_1939-09-15_56_6/page/612 Helium and Hydrogen of Mass 3]. ''Physical Review''. 56 (6) 613. doi:[https://doi.org/10.1103/PhysRev.56.613 10.1103/PhysRev.56.613].</ref><ref>(1987). [https://archive.org/details/discoveringalvar0000alva Discovering Alvarez: selected works of Luis W. Alvarez, with commentary by his students and colleagues]. [https://archive.org/details/discoveringalvar0000alva/page/26 26]–30. University of Chicago Press. ISBN 978-0-226-81304-2.</ref> హీలియం-3ని [[రేడియోధార్మిక ఐసోటోప్]] అని భావించేవారు, అయితే ఇది భూ వాతావరణం మరియు [[సహజ వాయువు]] బావుల నుండి సేకరించిన సహజ హీలియం నమూనాలలో (ఇది ఎక్కువగా [[హీలియం-4]]) కూడా కనుగొనబడింది.<ref>(1981). [http://www.lbl.gov/Science-Articles/Research-Review/Magazine/1981/81fepi1.html Lawrence and His Laboratory: Episode: A Productive Error]. Newsmagazine Publication.</ref> | ||
== భౌతిక ధర్మాలు == | == భౌతిక ధర్మాలు == | ||
3.016 | 3.016 [[dalton (unit)|Da]] తక్కువ పరమాణు ద్రవ్యరాశి కారణంగా, హీలియం-3 కొన్ని [[భౌతిక ధర్మాలు|భౌతిక ధర్మాలను]] కలిగి ఉంటుంది, ఇవి 4.0026 Da ద్రవ్యరాశి కలిగిన హీలియం-4 కంటే భిన్నంగా ఉంటాయి. హీలియం పరమాణువుల మధ్య బలహీనమైన, ప్రేరేపిత [[డైపోల్-డైపోల్ ఇంటరాక్షన్]] కారణంగా, వాటి సూక్ష్మ భౌతిక ధర్మాలు ప్రధానంగా వాటి [[జీరో-పాయింట్ ఎనర్జీ]] ద్వారా నిర్ణయించబడతాయి. అలాగే, హీలియం-3 యొక్క సూక్ష్మ ధర్మాలు హీలియం-4 కంటే ఎక్కువ జీరో-పాయింట్ ఎనర్జీని కలిగి ఉండటానికి కారణమవుతాయి. దీని అర్థం హీలియం-3, హీలియం-4 కంటే తక్కువ [[ఉష్ణ శక్తి]]తో డైపోల్-డైపోల్ ఇంటరాక్షన్‌లను అధిగమించగలదు. | ||
హీలియం-3 మరియు హీలియం-4పై [[క్వాంటం మెకానికల్]] ప్రభావాలు గణనీయంగా భిన్నంగా ఉంటాయి, ఎందుకంటే రెండు [[ప్రోటాన్]]లు, రెండు [[న్యూట్రాన్]]లు మరియు రెండు [[ఎలక్ట్రాన్]]లతో, హీలియం-4 మొత్తం [[ | హీలియం-3 మరియు హీలియం-4పై [[క్వాంటం మెకానికల్]] ప్రభావాలు గణనీయంగా భిన్నంగా ఉంటాయి, ఎందుకంటే రెండు [[ప్రోటాన్]]లు, రెండు [[న్యూట్రాన్]]లు మరియు రెండు [[ఎలక్ట్రాన్]]లతో, హీలియం-4 మొత్తం [[Spin (physics)|స్పిన్]] సున్నాగా కలిగి ఉంటుంది, ఇది ఒక [[బోసాన్]]గా మారుతుంది, కానీ ఒక న్యూట్రాన్ తక్కువగా ఉండటం వల్ల, హీలియం-3 మొత్తం స్పిన్ సగం కలిగి ఉంటుంది, ఇది ఒక [[ఫెర్మియాన్]]గా మారుతుంది. | ||
స్వచ్ఛమైన హీలియం-3 3.19 | స్వచ్ఛమైన హీలియం-3 3.19 [[kelvin|K]] వద్ద మరిగిపోతుంది, హీలియం-4 4.23 K వద్ద మరిగిపోతుంది, మరియు దాని [[critical point (thermodynamics)|క్రిటికల్ పాయింట్]] కూడా తక్కువగా 3.35 K వద్ద ఉంటుంది, హీలియం-4 5.2 K వద్ద ఉంటుంది. హీలియం-3 దాని మరిగే స్థానం వద్ద హీలియం-4 సాంద్రతలో సగం కంటే తక్కువను కలిగి ఉంటుంది: ఒక వాతావరణ పీడనం వద్ద 59 g/L, హీలియం-4 125 g/L. దీని బాష్పీభవన గుప్త ఉష్ణోగ్రత కూడా చాలా తక్కువగా 0.026 [[kilojoule per mole|kJ/mol]] వద్ద ఉంటుంది, హీలియం-4 0.0829 kJ/mol తో పోలిస్తే.<ref>[http://www.trgn.com/database/cryogen.html Teragon's Summary of Cryogen Properties] [https://web.archive.org/web/20170809013754/http://www.trgn.com/database/cryogen.html ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ] Teragon Research, 2005</ref><ref>Chase, C. E.. (1973). "Measurements of P-V-T and Critical Indices of He<sup>3</sup>". ''[[Journal of Low Temperature Physics]]''. 11 (5–6) 551. doi:[https://doi.org/10.1007/BF00654447 10.1007/BF00654447].</ref> | ||
=== సూపర్ ఫ్లూయిడిటీ === | === సూపర్ ఫ్లూయిడిటీ === | ||
హీలియం-3 పరమాణువుల యొక్క ఒక ముఖ్యమైన ధర్మం, ఇది | హీలియం-3 పరమాణువుల యొక్క ఒక ముఖ్యమైన ధర్మం, ఇది సాధారణ హీలియం-4 నుండి వాటిని వేరు చేస్తుంది, ఏమిటంటే అవి బేసి సంఖ్యలో స్పిన్ 2 కణాలను కలిగి ఉంటాయి, అందువల్ల అవి [[Fermion#Composite fermions|కాంపోజిట్ ఫెర్మియాన్లు]]. ఇది క్వాంటైజ్డ్ కోణీయ ద్రవ్యవేగం కోసం [[Angular momentum quantum number#Addition of quantized angular momenta|అడిషన్ రూల్స్]] యొక్క ప్రత్యక్ష ఫలితం. దీనికి విరుద్ధంగా, హీలియం-4 పరమాణువులు [[బోసాన్]]లు, ఇవి సరి సంఖ్యలో స్పిన్ 2 కణాలను కలిగి ఉంటాయి. తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద (సుమారు 2.17 K), హీలియం-4 ఒక [[phase transition]]కు లోనవుతుంది: దానిలో కొంత భాగం [[సూపర్ ఫ్లూయిడ్]] [[phase (matter)|ఫేజ్]]లోకి ప్రవేశిస్తుంది, దీనిని [[Bose–Einstein condensate]] రకంగా అర్థం చేసుకోవచ్చు. ఇటువంటి యంత్రాంగం ఫెర్మియోనిక్ హీలియం-3 పరమాణువులకు అందుబాటులో లేదు. హీలియం-3 కూడా చాలా తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద సూపర్ ఫ్లూయిడ్గా మారగలదని చాలామంది ఊహించారు, ఒకవేళ పరమాణువులు [[BCS theory]] ఆఫ్ [[superconductivity]]లోని [[Cooper pair]]ల వలె 'జంటలుగా' ఏర్పడితే. ప్రతి కూపర్ జంట, పూర్ణాంక స్పిన్‌ను కలిగి ఉండి, బోసాన్గా పరిగణించబడుతుంది. 1970లలో, [[డేవిడ్ లీ (ఫిజిసిస్ట్)|డేవిడ్ లీ]], [[డగ్లస్ ఓషెరాఫ్]] మరియు [[రాబర్ట్ కోల్‌మన్ రిచర్డ్‌సన్]] మెల్టింగ్ కర్వ్ వెంట రెండు ఫేజ్ ట్రాన్సిషన్లను కనుగొన్నారు, ఇవి త్వరలోనే హీలియం-3 యొక్క రెండు సూపర్ ఫ్లూయిడ్ ఫేజ్‌లుగా గుర్తించబడ్డాయి.<ref>Osheroff, D. D.. (1972). "Evidence for a New Phase of Solid He<sup>3</sup>". ''[[Physical Review Letters]]''. 28 (14) 885–888. doi:[https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.28.885 10.1103/PhysRevLett.28.885].</ref><ref>Osheroff, D. D.. (1972). "New Magnetic Phenomena in Liquid He<sup>3</sup> below 3 mK". ''Physical Review Letters''. 29 (14) 920–923. doi:[https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.29.920 10.1103/PhysRevLett.29.920].</ref> మెల్టింగ్ కర్వ్ వద్ద 2.491 మిల్లీకెల్విన్ల వద్ద సూపర్ ఫ్లూయిడ్‌కు పరివర్తన జరుగుతుంది. వారి ఆవిష్కరణకు వారికి 1996లో [[భౌతికశాస్త్రంలో నోబెల్ బహుమతి]] లభించింది. [[అలెక్సీ అలెక్సీవిచ్ అబ్రికోసోవ్|అలెక్సీ అబ్రికోసోవ్]], [[విటాలీ లాజరేవిచ్ గిన్జ్‌బర్గ్|విటాలీ గిన్జ్‌బర్గ్]], మరియు [[ఆంథోనీ జేమ్స్ లెగెట్|టోనీ లెగెట్]] హీలియం-3 యొక్క సూపర్ ఫ్లూయిడ్ ఫేజ్ గురించి అవగాహనను మెరుగుపరచడంలో చేసిన కృషికి 2003లో భౌతికశాస్త్రంలో నోబెల్ బహుమతిని గెలుచుకున్నారు.<ref>Leggett, A. J.. (1972). "Interpretation of Recent Results on He<sup>3</sup> below 3 mK: A New Liquid Phase?". ''Physical Review Letters''. 29 (18) 1227–1230. doi:[https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.29.1227 10.1103/PhysRevLett.29.1227].</ref> | ||
సున్నా అయస్కాంత క్షేత్రంలో, <sup>3</sup>He యొక్క రెండు విభిన్న సూపర్ ఫ్లూయిడ్ ఫేజ్‌లు ఉన్నాయి, అవి A-ఫేజ్ మరియు B-ఫేజ్. B-ఫేజ్ అనేది తక్కువ ఉష్ణోగ్రత, తక్కువ పీడన ఫేజ్, ఇది ఐసోట్రోపిక్ ఎనర్జీ గ్యాప్‌ను కలిగి ఉంటుంది. A-ఫేజ్ అనేది అధిక ఉష్ణోగ్రత, అధిక పీడన ఫేజ్, ఇది అయస్కాంత క్షేత్రం ద్వారా మరింత స్థిరీకరించబడుతుంది మరియు దాని గ్యాప్‌లో రెండు పాయింట్ నోడ్‌లను కలిగి ఉంటుంది. రెండు ఫేజ్‌ల ఉనికి <sup>3</sup>He ఒక అసాధారణ సూపర్ ఫ్లూయిడ్ (సూపర్ కండక్టర్) అని | సున్నా అయస్కాంత క్షేత్రంలో, <sup>3</sup>He యొక్క రెండు విభిన్న సూపర్ ఫ్లూయిడ్ ఫేజ్‌లు ఉన్నాయి, అవి A-ఫేజ్ మరియు B-ఫేజ్. B-ఫేజ్ అనేది తక్కువ ఉష్ణోగ్రత, తక్కువ పీడన ఫేజ్, ఇది ఐసోట్రోపిక్ ఎనర్జీ గ్యాప్‌ను కలిగి ఉంటుంది. A-ఫేజ్ అనేది అధిక ఉష్ణోగ్రత, అధిక పీడన ఫేజ్, ఇది అయస్కాంత క్షేత్రం ద్వారా మరింత స్థిరీకరించబడుతుంది మరియు దాని గ్యాప్‌లో రెండు పాయింట్ నోడ్‌లను కలిగి ఉంటుంది. రెండు ఫేజ్‌ల ఉనికి <sup>3</sup>He ఒక అసాధారణ సూపర్ ఫ్లూయిడ్ (సూపర్ కండక్టర్) అని స్పష్టంగా సూచిస్తుంది, ఎందుకంటే రెండు ఫేజ్‌ల ఉనికికి గేజ్ సిమెట్రీ కాకుండా అదనపు సిమెట్రీ విచ్ఛిన్నం కావాలి. వాస్తవానికి, ఇది p-వేవ్ సూపర్ ఫ్లూయిడ్, స్పిన్ ఒకటి, 1='''S''' = 1 ''ħ'', మరియు కోణీయ ద్రవ్యవేగం ఒకటి, 1='''L''' = 1 ''ħ''. గ్రౌండ్ స్టేట్ మొత్తం కోణీయ ద్రవ్యవేగం సున్నాకి అనుగుణంగా ఉంటుంది, 1='''J''' = '''S''' + '''L''' = 0 (వెక్టర్ అడిషన్). సున్నా కాని మొత్తం కోణీయ ద్రవ్యవేగంతో ఎక్సైటెడ్ స్టేట్స్ సాధ్యమే, '''J''' > 0, ఇవి ఎక్సైటెడ్ పెయిర్ కలెక్టివ్ మోడ్స్. ఈ కలెక్టివ్ మోడ్స్ ఇతర అసాధారణ పెయిరింగ్ సిస్టమ్స్ కంటే చాలా ఎక్కువ ఖచ్చితత్వంతో అధ్యయనం చేయబడ్డాయి, ఎందుకంటే సూపర్ ఫ్లూయిడ్ <sup>3</sup>He యొక్క అత్యంత స్వచ్ఛత. ఈ స్వచ్ఛతకు కారణం <sup>4</sup>He పూర్తిగా ఫేజ్ సెపరేట్ అవ్వడం మరియు ఇతర పదార్థాలన్నీ ఘనీభవించి ద్రవం అడుగుకు చేరుకోవడం, ఇది <sup>3</sup>He యొక్క A- మరియు B-ఫేజ్‌లను సాధ్యమైనంత స్వచ్ఛమైన కండెన్స్‌డ్ మ్యాటర్ స్టేట్‌గా మారుస్తుంది. | ||
== సహజ లభ్యత == | == సహజ లభ్యత == | ||
=== భూసంబంధిత లభ్యత === | === భూసంబంధిత లభ్యత === | ||
''ప్రధాన వ్యాసం: | ''ప్రధాన వ్యాసం: Isotope geochemistry'' | ||
<sup>3</sup>He అనేది భూమి యొక్క [[ | <sup>3</sup>He అనేది భూమి యొక్క [[mantle (geology)|మాంటిల్]]లో ఉన్న ఒక ప్రిమోర్డియల్ పదార్థం, ఇది గ్రహం యొక్క ప్రారంభ నిర్మాణం సమయంలో చిక్కుకుపోయిందని భావిస్తారు. భూమి యొక్క క్రస్ట్ మరియు మాంటిల్లో <sup>3</sup>He నుండి <sup>4</sup>He నిష్పత్తి సౌర డిస్క్‌లో ఉన్నదాని కంటే తక్కువగా ఉంటుంది (ఉల్క మరియు చంద్ర నమూనాలను ఉపయోగించి అంచనా వేయబడింది), రేడియోధార్మిక క్షయం నుండి <sup>4</sup>He ఉత్పత్తి కారణంగా భూసంబంధిత పదార్థాలు సాధారణంగా తక్కువ <sup>3</sup>He/<sup>4</sup>He నిష్పత్తులను కలిగి ఉంటాయి. | ||
<sup>3</sup>He <sup>4</sup>He యొక్క మిలియన్ పరమాణువులకు 300 పరమాణువుల కాస్మోలాజికల్ నిష్పత్తిని కలిగి ఉంది,<ref name=Witt>[[#Witt|Wittenberg 1994]]</ref> దీనివల్ల భూమి ఏర్పడినప్పుడు మాంటిల్లో ఈ ప్రిమోర్డియల్ వాయువుల అసలు నిష్పత్తి సుమారు 200–300 | <sup>3</sup>He <sup>4</sup>He యొక్క మిలియన్ పరమాణువులకు 300 పరమాణువుల కాస్మోలాజికల్ నిష్పత్తిని కలిగి ఉంది,<ref name=Witt>[[#Witt|Wittenberg 1994]]</ref> దీనివల్ల భూమి ఏర్పడినప్పుడు మాంటిల్లో ఈ ప్రిమోర్డియల్ వాయువుల అసలు నిష్పత్తి సుమారు 200–300 ppm ఉంటుందని భావించవచ్చు. భూమి చరిత్రలో, యురేనియం, థోరియం మరియు ఇతర రేడియోధార్మిక ఐసోటోపుల [[alpha decay]] ద్వారా గణనీయమైన మొత్తంలో <sup>4</sup>He ఉత్పత్తి చేయబడింది, ప్రస్తుతం మాంటిల్లో ఉన్న హీలియంలో సుమారు 7% మాత్రమే ప్రిమోర్డియల్ హీలియం ఉంది,<ref name=Witt /> తద్వారా మొత్తం <sup>3</sup>He:<sup>4</sup>He నిష్పత్తిని సుమారు 20 ppmకి తగ్గించింది. వాతావరణ నిష్పత్తి కంటే ఎక్కువ <sup>3</sup>He:<sup>4</sup>He నిష్పత్తులు మాంటిల్ నుండి <sup>3</sup>He యొక్క సహకారాన్ని సూచిస్తాయి. క్రస్టల్ వనరులు రేడియోధార్మిక క్షయం ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన [[హీలియం-4|<sup>4</sup>He]] ద్వారా ఆధిపత్యం చెలాయిస్తాయి. | ||
సహజ భూ-ఆధారిత వనరులలో హీలియం-3 | సహజ భూ-ఆధారిత వనరులలో హీలియం-3 నుండి హీలియం-4 నిష్పత్తి చాలా మారుతూ ఉంటుంది.<ref name=Aldrich>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.</ref><ref name=Holden>Holden, Normen E. 1993. Helium Isotopic Abundance Variation in Nature. [http://www.osti.gov/bridge/servlets/purl/10183304-ds0WIi/10183304.PDF copy of paper BNL-49331] "Table II. <sup>3</sup>He Abundance of Natural Gas ... <sup>3</sup>He in ppm ... Aldrich 0.05 – 0.5 ... Sano 0.46 – 22.7", "Table V. ... of Water ... <sup>3</sup>He in ppm ... 1.6 – 1.8 East Pacific ... 0.006 – 1.5 Manitoba Chalk River ... 164 Japan Sea" (Aldrich measured Helium from US wells, Sano that of Taiwan gas: (September 1986). "Helium flux in a continental land area estimated from <sup>3</sup>He/<sup>4</sup>He ratio in northern Taiwan". ''Nature''. 323 (6083) 55–57. doi:[https://doi.org/10.1038/323055a0 10.1038/323055a0].)</ref> సౌత్ డకోటాలోని ఎడిసన్ మైన్ నుండి సేకరించిన [[లిథియం]] ఖనిజం [[spodumene]] నమూనాలలో మిలియన్ భాగాల హీలియం-4కి 12 భాగాల హీలియం-3 ఉన్నట్లు కనుగొనబడింది. ఇతర గనుల నుండి వచ్చిన నమూనాలు మిలియన్ భాగాలకు 2 భాగాలను చూపించాయి.<ref name=Aldrich/> | ||
హీలియం స్వయంగా కొన్ని సహజ వాయువు వనరులలో 7% వరకు ఉంటుంది,<ref>[http://www.webelements.com/webelements/elements/text/He/key.html WebElements Periodic Table: Professional Edition: Helium: key information] [https://web.archive.org/web/20080509100431/http://www.webelements.com/webelements/elements/text/He/key.html ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ]. Webelements.com. Retrieved on 2011-11-08.</ref> మరియు పెద్ద | హీలియం స్వయంగా కొన్ని సహజ వాయువు వనరులలో 7% వరకు ఉంటుంది,<ref>[http://www.webelements.com/webelements/elements/text/He/key.html WebElements Periodic Table: Professional Edition: Helium: key information] [https://web.archive.org/web/20080509100431/http://www.webelements.com/webelements/elements/text/He/key.html ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ]. Webelements.com. Retrieved on 2011-11-08.</ref> మరియు పెద్ద వనరులలో 0.5% కంటే ఎక్కువ ఉంటుంది (0.2% కంటే ఎక్కువ ఉంటే అది వెలికితీతకు అనుకూలంగా ఉంటుంది).<ref name=SmithDM>[[#Smith|Smith, D.M.]] "any concentration of helium above approximately 0.2 percent is considered worthwhile examining" ... "U.S. government still owns approximately 1 billion nm<sup>3</sup> of helium inventory", "Middle East and North Africa ... many very large, helium-rich (up to 0.5 percent) natural gas fields" (Smith uses nm<sup>3</sup> to mean "normal [[cubic metre]]", elsewhere called "cubic metre at [[normal temperature and pressure|NTP]])</ref> అమెరికాలోని సహజ వాయువు నుండి వేరు చేయబడిన హీలియంలో <sup>3</sup>He యొక్క భిన్నం బిలియన్‌కు 70 నుండి 242 భాగాల వరకు ఉన్నట్లు కనుగొనబడింది.<ref name=CRS/><ref name="BoM/DoI">(1990). "Method and Apparatus for Direct Determination of Helium-3 in Natural Gas and Helium". [[United States Bureau of Mines|Bureau of Mines]], [[US Department of the Interior]].</ref> అందువల్ల 2002 నాటి అమెరికా యొక్క 1 బిలియన్ సాధారణ m<sup>3</sup> నిల్వలో<ref name=SmithDM/> సుమారు 12 to 43 హీలియం-3 ఉండేది. అమెరికన్ ఫిజిసిస్ట్ [[రిచర్డ్ గార్విన్]] ప్రకారం, సుమారు 26 m3 లేదా దాదాపు 5 kg <sup>3</sup>He ప్రతి సంవత్సరం అమెరికన్ సహజ వాయువు ప్రవాహం నుండి వేరు చేయడానికి అందుబాటులో ఉంది. ఒకవేళ <sup>3</sup>Heని వేరు చేసే ప్రక్రియలో బల్క్ పరిమాణాలను రవాణా చేయడానికి మరియు నిల్వ చేయడానికి సాధారణంగా ఉపయోగించే ద్రవీకృత హీలియంను ఫీడ్‌స్టాక్‌గా ఉపయోగించగలిగితే, అదనపు శక్తి ఖర్చు NTPకి 34–300 $/l మధ్య ఉంటుంది, మౌలిక సదుపాయాలు మరియు పరికరాల ఖర్చు మినహాయించి.<ref name=CRS/> అల్జీరియా యొక్క వార్షిక గ్యాస్ ఉత్పత్తిలో 100 మిలియన్ సాధారణ క్యూబిక్ మీటర్లు ఉంటాయని భావించబడుతుంది<ref name=SmithDM/> మరియు ఇది <sup>3</sup>He యొక్క ఇలాంటి భిన్నాన్ని ఊహిస్తే 7–24 m3 హీలియం-3 (సుమారు 1–4 kg) కలిగి ఉంటుంది. | ||
<sup>3</sup>He [[భూమి యొక్క వాతావరణం]]లో కూడా ఉంది. వాతావరణ హీలియంలో <sup>3</sup>He యొక్క సహజ | <sup>3</sup>He [[భూమి యొక్క వాతావరణం]]లో కూడా ఉంది. వాతావరణ హీలియంలో <sup>3</sup>He యొక్క సహజ లభ్యత 1.37×10^-6 (మిలియన్‌కు 1.37 భాగాలు). భూమి వాతావరణంలో హీలియం యొక్క పాక్షిక పీడనం సుమారు 0.52 Pa, మరియు అందువల్ల హీలియం భూమి వాతావరణంలోని మొత్తం పీడనంలో (101325 Pa) మిలియన్‌కు 5.2 భాగాలను కలిగి ఉంటుంది, మరియు <sup>3</sup>He తద్వారా వాతావరణంలో ట్రిలియన్‌కు 7.2 భాగాలను కలిగి ఉంటుంది. భూమి యొక్క వాతావరణం సుమారు 5.14×10^18 kg ద్రవ్యరాశిని కలిగి ఉన్నందున,<ref>(2005). "The Mass of the Atmosphere: A Constraint on Global Analyses". ''Journal of Climate''. 18 (6) 864–875. doi:[https://doi.org/10.1175/JCLI-3299.1 10.1175/JCLI-3299.1].</ref> భూమి వాతావరణంలో <sup>3</sup>He యొక్క ద్రవ్యరాశి ఈ సంఖ్యల మరియు హీలియం-3 నుండి గాలికి ఉన్న పరమాణు బరువు నిష్పత్తి (3.016 నుండి 28.95) యొక్క లబ్ధం, ఇది భూమి వాతావరణంలో 3815 [[tonne]]ల హీలియం-3 ద్రవ్యరాశిని ఇస్తుంది. | ||
<sup>3</sup>He భూమిపై మూడు వనరుల నుండి ఉత్పత్తి అవుతుంది: లిథియం [[ | <sup>3</sup>He భూమిపై మూడు వనరుల నుండి ఉత్పత్తి అవుతుంది: లిథియం [[spallation]], [[cosmic rays]], మరియు ట్రిటియం (<sup>3</sup>H) యొక్క బీటా క్షయం. కాస్మిక్ కిరణాల నుండి వచ్చే సహకారం అత్యంత పాత రెగోలిత్ పదార్థాలు తప్ప మిగిలిన అన్నింటిలోనూ స్వల్పం, మరియు లిథియం స్పాలేషన్ ప్రతిచర్యలు [[alpha particle]] ఉద్గారాల ద్వారా <sup>4</sup>He ఉత్పత్తి కంటే తక్కువ సహకారాన్ని అందిస్తాయి. | ||
మాంటిల్లో ఉన్న మొత్తం హీలియం-3 పరిమాణం 0.1–1 [[ | మాంటిల్లో ఉన్న మొత్తం హీలియం-3 పరిమాణం 0.1–1 [[megatonne]]ల పరిధిలో ఉండవచ్చు. కొంత హీలియం-3 [[Hawaiian Islands]] వంటి లోతైన [[Hotspot (geology)|హాట్‌స్పాట్]] అగ్నిపర్వతాల ద్వారా పైకి వస్తుంది, కానీ సంవత్సరానికి 300 g మాత్రమే వాతావరణంలోకి విడుదలవుతుంది. [[Mid-ocean ridge]]లు సంవత్సరానికి మరో 3 kg విడుదల చేస్తాయి. [[subduction|సబ్డక్షన్ జోన్]]ల చుట్టూ, వివిధ వనరులు [[natural gas]] నిల్వలలో హీలియం-3ని ఉత్పత్తి చేస్తాయి, ఇవి బహుశా వెయ్యి టన్నుల హీలియం-3ని కలిగి ఉండవచ్చు (అన్ని పురాతన సబ్డక్షన్ జోన్లు అటువంటి నిల్వలను కలిగి ఉంటే 25 వేల టన్నులు ఉండవచ్చు). యునైటెడ్ స్టేట్స్ క్రస్టల్ సహజ వాయువు వనరులు మొత్తం అర టన్ను మాత్రమే కలిగి ఉండవచ్చని విట్టెన్‌బర్గ్ అంచనా వేశారు.<ref>[[#Witt|Wittenberg 1994]] p. 3, Table 1; p. 9.</ref> సముద్రపు అడుగుభాగంలో ఉన్న [[interplanetary dust]] కణాలలో మరో 1200 టన్నులు ఉంటాయని ఆండర్సన్ అంచనా వేసినట్లు విట్టెన్‌బర్గ్ పేర్కొన్నారు.<ref>[[#Witt|Wittenberg 1994]] Page A-1 citing Anderson 1993, "1200 metric tonne"</ref> 1994 అధ్యయనంలో, ఈ వనరుల నుండి హీలియం-3ని వెలికితీయడం ఫ్యూజన్ విడుదల చేసే శక్తి కంటే ఎక్కువ శక్తిని వినియోగిస్తుందని తేలింది.<ref>[[#Witt|Wittenberg 1994]] Page A-4 "1 kg (<sup>3</sup>He), pumping power would be 1.13×10^6 MW⋅yr ... fusion power derived ... 19 MW⋅yr"</ref> | ||
=== చంద్రుడు === | === చంద్రుడు === | ||
''మరింత సమాచారం: | ''మరింత సమాచారం: Lunar resources#Helium-3, Changesite-(Y), In situ resource utilization#Moon'' | ||
[[చంద్రుడు]] ఉపరితలంపై ఉన్న పదార్థాలు | [[చంద్రుడు]] ఉపరితలంపై ఉన్న పదార్థాలు ఎండ తగిలే ప్రాంతాలలో 1.4 నుండి 15 [[Parts per billion|ppb]] సాంద్రతలలో హీలియం-3ని కలిగి ఉంటాయి,<ref>[http://fti.neep.wisc.edu/Research/he3_pubs.html FTI Research Projects :: <sup>3</sup>He Lunar Mining] [https://web.archive.org/web/20060904144943/http://fti.neep.wisc.edu/Research/he3_pubs.html ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ]. Fti.neep.wisc.edu. Retrieved on 2011-11-08.</ref><ref>(2007). [http://www.lpi.usra.edu/meetings/lpsc2007/pdf/2175.pdf The estimation of helium-3 probable reserves in lunar regolith]. ''Lunar and Planetary Science XXXVIII''. (1338) 2175.</ref> మరియు శాశ్వతంగా నీడలో ఉండే ప్రాంతాలలో 50 [[Parts per billion|ppb]] వరకు సాంద్రతలను కలిగి ఉండవచ్చు.<ref name="F. H. Cocks 2010" /> 1986లో గెరాల్డ్ కుల్సిన్స్కీతో ప్రారంభించి, చాలా మంది [[Exploration of the Moon|చంద్రుని అన్వేషణ]], చంద్ర [[రెగోలిత్]] మైనింగ్ మరియు హీలియం-3ని [[Nuclear fusion|ఫ్యూజన్]] కోసం ఉపయోగించాలని ప్రతిపాదించారు.<ref>Eric R. Hedman. (January 16, 2006). [http://www.thespacereview.com/article/536/1 A fascinating hour with Gerald Kulcinski]. ''The Space Review''.</ref> హీలియం-3 యొక్క తక్కువ సాంద్రత కారణంగా, ఏదైనా మైనింగ్ పరికరాలు చాలా ఎక్కువ మొత్తంలో రెగోలిత్‌ను ప్రాసెస్ చేయాల్సి ఉంటుంది (ఒక గ్రాము హీలియం-3ని పొందడానికి 150 టన్నుల కంటే ఎక్కువ రెగోలిత్).<ref>I.N. Sviatoslavsky. (November 1993). [http://fti.neep.wisc.edu/pdf/wcsar9311-2.pdf The challenge of mining He-3 on the lunar surface: how all the parts fit together]. Wisconsin Center for Space Automation and Robotics Technical Report WCSAR-TR-AR3-9311-2.</ref> | ||
[[భారత అంతరిక్ష పరిశోధనా సంస్థ]] యొక్క మొదటి చంద్ర పరిశోధన అయిన [[చంద్రయాన్-1]], అక్టోబర్ 22, 2008న ప్రారంభించబడింది, దీని ప్రాథమిక లక్ష్యం హీలియం-3 కలిగిన ఖనిజాల కోసం చంద్రుని ఉపరితలాన్ని మ్యాపింగ్ చేయడం అని కొన్ని వనరులలో నివేదించబడింది.<ref>(2008-09-19). [http://economictimes.indiatimes.com/News/News_By_Industry/ET_Cetera/With_He-3_on_mind_India_gets_ready_for_lunar_mission/articleshow/3500270.cms With He-3 on mind, India gets ready for lunar mission]. ''The Times Of India''.</ref> ప్రాజెక్ట్ యొక్క అధికారిక లక్ష్యాల జాబితాలో అటువంటి లక్ష్యం ఏదీ పేర్కొనబడలేదు, అయినప్పటికీ దాని అనేక శాస్త్రీయ పేలోడ్‌లు హీలియం-3 సంబంధిత అనువర్తనాలను కలిగి ఉన్నాయి.<ref>[http://www.isro.org/chandrayaan/htmls/objective_scientific.htm Scientific] [https://web.archive.org/web/20091012110215/http://www.isro.org/Chandrayaan/htmls/objective_scientific.htm ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ]. Isro.org (2008-11-11). Retrieved on 2011-11-08.</ref><ref>[http://luna-ci.blogspot.com/2008/11/chandrayaan-1-payload-feature-2-sub-kev.html Luna C/I:: Chandrayaan-1 Payload Feature #2: Sub KeV Atom Reflecting Analyser (SARA)] [https://web.archive.org/web/20190720000332/http://luna-ci.blogspot.com/2008/11/chandrayaan-1-payload-feature-2-sub-kev.html ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ]. Luna-ci.blogspot.com (2008-11-12). Retrieved on 2011-11-08.</ref> | [[భారత అంతరిక్ష పరిశోధనా సంస్థ]] యొక్క మొదటి చంద్ర పరిశోధన అయిన [[చంద్రయాన్-1]], అక్టోబర్ 22, 2008న ప్రారంభించబడింది, దీని ప్రాథమిక లక్ష్యం హీలియం-3 కలిగిన ఖనిజాల కోసం చంద్రుని ఉపరితలాన్ని మ్యాపింగ్ చేయడం అని కొన్ని వనరులలో నివేదించబడింది.<ref>(2008-09-19). [http://economictimes.indiatimes.com/News/News_By_Industry/ET_Cetera/With_He-3_on_mind_India_gets_ready_for_lunar_mission/articleshow/3500270.cms With He-3 on mind, India gets ready for lunar mission]. ''The Times Of India''.</ref> ప్రాజెక్ట్ యొక్క అధికారిక లక్ష్యాల జాబితాలో అటువంటి లక్ష్యం ఏదీ పేర్కొనబడలేదు, అయినప్పటికీ దాని అనేక శాస్త్రీయ పేలోడ్‌లు హీలియం-3 సంబంధిత అనువర్తనాలను కలిగి ఉన్నాయి.<ref>[http://www.isro.org/chandrayaan/htmls/objective_scientific.htm Scientific] [https://web.archive.org/web/20091012110215/http://www.isro.org/Chandrayaan/htmls/objective_scientific.htm ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ]. Isro.org (2008-11-11). Retrieved on 2011-11-08.</ref><ref>[http://luna-ci.blogspot.com/2008/11/chandrayaan-1-payload-feature-2-sub-kev.html Luna C/I:: Chandrayaan-1 Payload Feature #2: Sub KeV Atom Reflecting Analyser (SARA)] [https://web.archive.org/web/20190720000332/http://luna-ci.blogspot.com/2008/11/chandrayaan-1-payload-feature-2-sub-kev.html ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ]. Luna-ci.blogspot.com (2008-11-12). Retrieved on 2011-11-08.</ref> | ||
[[చైనీస్ అకాడమీ ఆఫ్ సైన్సెస్]] | [[చైనీస్ అకాడమీ ఆఫ్ సైన్సెస్]]కు చెందిన [[Cosmochemistry|కాస్మోకెమిస్ట్]] మరియు [[geochemist]] [[ఔయాంగ్ జియువాన్]], ప్రస్తుతం [[చాంగ్'ఇ ప్రోగ్రామ్|చైనీస్ లూనార్ ఎక్స్‌ప్లోరేషన్ ప్రోగ్రామ్]] బాధ్యతలను నిర్వహిస్తున్నారు, ఈ ప్రోగ్రామ్ యొక్క ప్రధాన లక్ష్యాలలో ఒకటి హీలియం-3 మైనింగ్ అని అనేక సందర్భాల్లో పేర్కొన్నారు, దీని ద్వారా "ప్రతి సంవత్సరం, మూడు స్పేస్ షటిల్ మిషన్లు ప్రపంచవ్యాప్తంగా ఉన్న మానవులందరికీ తగినంత ఇంధనాన్ని తీసుకురాగలవు".<ref>[http://www.chinadaily.com.cn/cndy/2006-07/26/content_649325.htm He asked for the moon-and got it] [https://web.archive.org/web/20230615211000/http://www.chinadaily.com.cn/cndy/2006-07/26/content_649325.htm ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ]. Chinadaily.com.cn (2006-07-26). Retrieved on 2011-11-08.</ref> | ||
జనవరి 2006లో, రష్యన్ అంతరిక్ష సంస్థ [[RKK | జనవరి 2006లో, రష్యన్ అంతరిక్ష సంస్థ [[RKK ఎనెర్జియా]] చంద్ర హీలియం-3ని 2020 నాటికి మైనింగ్ చేయగల సంభావ్య ఆర్థిక వనరుగా పరిగణిస్తున్నట్లు ప్రకటించింది,<ref>[https://web.archive.org/web/20080809210848/http://www.space.com/news/ap_060126_russia_moon.html Russian Rocket Builder Aims for Moon Base by 2015, Reports Say]. Associated Press (via space.com). 26 January 2006</ref> నిధులు లభిస్తే.<ref>James Oberg. (February 6, 2006). [http://www.thespacereview.com/article/551/1 Moonscam: Russians try to sell the Moon for foreign cash].</ref><ref>Dwayne A. Day. (March 5, 2007). [http://www.thespacereview.com/article/824/1 Death throes and grand delusions]. ''[[The Space Review]]''.</ref> | ||
అందరూ రచయితలు చంద్ర హీలియం-3 వెలికితీత సాధ్యమని లేదా | అందరూ రచయితలు చంద్ర హీలియం-3 వెలికితీత సాధ్యమని లేదా ఫ్యూజన్ కోసం దీనికి డిమాండ్ ఉంటుందని భావించడం లేదు. [[డ్వేన్ ఎ. డే|డ్వేన్ డే]], 2015లో ''[[The Space Review]]''లో రాస్తూ, ఫ్యూజన్‌లో ఉపయోగించడానికి చంద్రుని నుండి హీలియం-3 వెలికితీతను నిరూపితం కాని సాంకేతికత గురించి మాయా ఆలోచనగా అభివర్ణించారు, మరియు భూమిపై ఉత్పత్తితో పోలిస్తే చంద్ర వెలికితీత యొక్క సాధ్యతను ప్రశ్నించారు.<ref>(September 28, 2015). [http://www.thespacereview.com/article/2834/1 The helium-3 incantation]. ''The Space Review''.</ref> | ||
=== | === గ్యాస్ జెయింట్స్ === | ||
[[ | హీలియం-3 కోసం [[గ్యాస్ జెయింట్స్]] మైనింగ్ కూడా ప్రతిపాదించబడింది.<ref>Bryan Palaszewski. [http://gltrs.grc.nasa.gov/reports/2006/TM-2006-214122.pdf Atmospheric Mining in the Outer Solar System]. NASA Technical Memorandum 2006-214122. AIAA–2005–4319. Prepared for the 41st Joint Propulsion Conference and Exhibit cosponsored by AIAA, ASME, SAE, and ASEE, Tucson, Arizona, July 10–13, 2005.</ref> [[బ్రిటిష్ ఇంటర్‌ప్లానెటరీ సొసైటీ]] యొక్క ఊహాజనిత [[Project Daedalus]] ఇంటర్‌స్టెల్లార్ ప్రోబ్ డిజైన్, ఉదాహరణకు, [[బృహస్పతి]] వాతావరణంలోని హీలియం-3 మైనింగ్ ద్వారా ఇంధనం పొందింది. | ||
=== సౌర నెబ్యులా (ప్రాథమిక) సమృద్ధి === | === సౌర నెబ్యులా (ప్రాథమిక) సమృద్ధి === | ||
సౌర నెబ్యులాలో <sup>3</sup>He మరియు <sup>4</sup>He ల ప్రాథమిక నిష్పత్తికి | సౌర నెబ్యులాలో <sup>3</sup>He మరియు <sup>4</sup>He ల ప్రాథమిక నిష్పత్తికి సంబంధించిన ఒక ప్రారంభ అంచనా, గెలీలియో అట్మాస్ఫియరిక్ ఎంట్రీ ప్రోబ్ యొక్క మాస్ స్పెక్ట్రోమీటర్ ద్వారా కొలవబడిన బృహస్పతి వాతావరణంలోని వాటి నిష్పత్తి. ఈ నిష్పత్తి సుమారు 1:10000,<ref>(1996). "The Galileo Probe Mass Spectrometer: Composition of Jupiter's Atmosphere". ''Science''. 272 (5263) 846–9. doi:[https://doi.org/10.1126/science.272.5263.846 10.1126/science.272.5263.846].</ref> లేదా <sup>4</sup>He యొక్క మిలియన్ భాగాలకు 100 భాగాల <sup>3</sup>He. ఇది [[చంద్ర రెగోలిత్]] (lunar regolith) లోని ఐసోటోపుల నిష్పత్తికి దాదాపు సమానంగా ఉంటుంది, ఇందులో 28 ppm హీలియం-4 మరియు 2.8 ppb హీలియం-3 ఉంటాయి (ఇది వాస్తవ నమూనా కొలతల యొక్క దిగువ పరిమితిలో ఉంది, ఇవి సుమారు 1.4 నుండి 15 ppb వరకు మారుతుంటాయి). భూమిపై ఈ ఐసోటోపుల నిష్పత్తులు 100 రెట్లు తక్కువగా ఉంటాయి, దీనికి ప్రధాన కారణం బిలియన్ల సంవత్సరాల పాటు [[యురేనియం]], [[థోరియం]] మరియు వాటి [[క్షయ ఉత్పత్తులు]] (decay products) మరియు [[అంతరించిపోయిన రేడియోన్యూక్లైడ్లు]] (extinct radionuclides) నుండి వెలువడే [[ఆల్ఫా క్షయం]] (alpha decay) వల్ల మాంటిల్లో హీలియం-4 నిల్వలు పెరగడమే. | ||
== మానవ ఉత్పత్తి == | == మానవ ఉత్పత్తి == | ||
=== ట్రిటియం క్షయం === | === ట్రిటియం క్షయం === | ||
''ఇవి కూడా చూడండి: Tritium'' | ''ఇవి కూడా చూడండి: Tritium'' | ||
నేడు పరిశ్రమలలో ఉపయోగించే దాదాపు అన్ని హీలియం-3, [[ట్రిటియం]] యొక్క రేడియోధార్మిక క్షయం | నేడు పరిశ్రమలలో ఉపయోగించే దాదాపు అన్ని హీలియం-3, [[ట్రిటియం]] యొక్క రేడియోధార్మిక క్షయం ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది, ఎందుకంటే ప్రకృతిలో దీని లభ్యత చాలా తక్కువ మరియు దీని ఖర్చు చాలా ఎక్కువ. | ||
యునైటెడ్ స్టేట్స్‌లో హీలియం-3 ఉత్పత్తి, అమ్మకాలు మరియు పంపిణీని [[US డిపార్ట్‌మెంట్ ఆఫ్ ఎనర్జీ]] (DOE) | యునైటెడ్ స్టేట్స్‌లో హీలియం-3 ఉత్పత్తి, అమ్మకాలు మరియు పంపిణీని [[US డిపార్ట్‌మెంట్ ఆఫ్ ఎనర్జీ]] (DOE) [[DOE ఐసోటోప్ ప్రోగ్రామ్]] నిర్వహిస్తుంది.<ref>(18 October 2018). [http://science.energy.gov/np/research/idpra/ Isotope Development & Production for Research and Applications (IDPRA)]. ''US Department of Energy Office of Science''.</ref> | ||
ట్రిటియం యొక్క [[అర్థ | ట్రిటియం యొక్క [[అర్థ జీవిత కాలం]] (half-life) కోసం అనేక ప్రయోగాత్మక విలువలు ఉన్నప్పటికీ, [[నేషనల్ ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ స్టాండర్డ్స్ అండ్ టెక్నాలజీ|NIST]] 4500 ± 8 days (12.32 ± 0.02 years) గా పేర్కొంది.<ref> | ||
Lucas, L. L.. (2000). "Comprehensive Review and Critical Evaluation of the Half-Life of Tritium". ''[[Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology]]''. 105 (4) 541–549. doi:[https://doi.org/10.6028/jres.105.043 10.6028/jres.105.043].</ref> ఇది ఈ క్రింది అణు సమీకరణం ప్రకారం [[బీటా క్షయం]] (beta decay) ద్వారా హీలియం-3గా మారుతుంది: | Lucas, L. L.. (2000). "Comprehensive Review and Critical Evaluation of the Half-Life of Tritium". ''[[Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology]]''. 105 (4) 541–549. doi:[https://doi.org/10.6028/jres.105.043 10.6028/jres.105.043].</ref> ఇది ఈ క్రింది అణు సమీకరణం ప్రకారం [[బీటా క్షయం]] (beta decay) ద్వారా హీలియం-3గా మారుతుంది: | ||
| Line 115: | Line 115: | ||
|} | |} | ||
మొత్తం విడుదలైన 18.6 keV శక్తిలో, [[ఎలక్ట్రాన్]] యొక్క గతి శక్తిగా | మొత్తం విడుదలైన 18.6 keV శక్తిలో, [[ఎలక్ట్రాన్]] యొక్క గతి శక్తిగా మారే భాగం మారుతూ ఉంటుంది, సగటున 5.7 keV ఉంటుంది, మిగిలిన శక్తిని గుర్తించడం దాదాపు అసాధ్యమైన [[ఎలక్ట్రాన్ యాంటీన్యూట్రినో]] తీసుకువెళుతుంది. ట్రిటియం నుండి వెలువడే [[బీటా కణాలు]] కేవలం 6.0 mm గాలిని మాత్రమే చొచ్చుకుపోగలవు మరియు అవి మానవ చర్మం యొక్క బయటి పొరను దాటలేవు.<ref>[https://web.archive.org/web/20130520184942/http://www.ehso.emory.edu/content-forms/3anuclidedatasafetysheets.pdf Nuclide safety data sheet: Hydrogen-3]. ehso.emory.edu</ref> ట్రిటియం బీటా క్షయంలో విడుదలయ్యే అసాధారణంగా తక్కువ శక్తి, ప్రయోగశాలలో ఖచ్చితమైన న్యూట్రినో ద్రవ్యరాశి కొలతలకు (ఇటీవలి ప్రయోగం [[KATRIN]]) ఈ క్షయాన్ని ([[రీనియం-187]] క్షయంతో పాటు) అనువైనదిగా చేస్తుంది. | ||
ట్రిటియం యొక్క | ట్రిటియం రేడియేషన్ యొక్క తక్కువ శక్తి కారణంగా, [[లిక్విడ్ సింటిలేషన్ కౌంటింగ్]] ఉపయోగించి తప్ప, ట్రిటియం-లేబుల్డ్ సమ్మేళనాలను గుర్తించడం కష్టం. | ||
ట్రిటియం అనేది హైడ్రోజన్ యొక్క రేడియోధార్మిక ఐసోటోప్ మరియు ఇది సాధారణంగా అణు రియాక్టర్‌లో లిథియం-6ను న్యూట్రాన్లతో తాడనం చేయడం ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది. లిథియం కేంద్రకం ఒక న్యూట్రాన్ను గ్రహించి హీలియం-4 మరియు ట్రిటియంగా విడిపోతుంది. ట్రిటియం 12.3 years అర్థ | ట్రిటియం అనేది హైడ్రోజన్ యొక్క రేడియోధార్మిక ఐసోటోప్ మరియు ఇది సాధారణంగా అణు రియాక్టర్‌లో లిథియం-6ను న్యూట్రాన్లతో తాడనం చేయడం ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది. లిథియం కేంద్రకం ఒక న్యూట్రాన్ను గ్రహించి హీలియం-4 మరియు ట్రిటియంగా విడిపోతుంది. ట్రిటియం 12.3 years అర్థ జీవిత కాలంతో హీలియం-3గా క్షీణిస్తుంది, కాబట్టి ట్రిటియం రేడియోధార్మిక క్షయం చెందే వరకు నిల్వ చేయడం ద్వారా హీలియం-3ని ఉత్పత్తి చేయవచ్చు. ట్రిటియం ఆక్సిజన్‌తో స్థిరమైన సమ్మేళనాన్ని ([[ట్రిటియేటెడ్ వాటర్]]) ఏర్పరుస్తుంది, అయితే హీలియం-3 ఏర్పరచదు, కాబట్టి నిల్వ మరియు సేకరణ ప్రక్రియ నిల్వ చేసిన పదార్థం నుండి వెలువడే వాయువును [[నిరంతర ప్రక్రియ]] (continuous process) ద్వారా సేకరించవచ్చు. | ||
ట్రిటియం [[అణు ఆయుధాల]]లో కీలకమైన భాగం మరియు | ట్రిటియం [[అణు ఆయుధాల]]లో కీలకమైన భాగం మరియు చారిత్రకపరంగా ఇది ప్రధానంగా ఈ అప్లికేషన్ కోసమే ఉత్పత్తి చేయబడింది మరియు నిల్వ చేయబడింది. ట్రిటియం హీలియం-3గా క్షీణించడం వల్ల ఫ్యూజన్ వార్‌హెడ్ యొక్క పేలుడు శక్తి తగ్గుతుంది, కాబట్టి కాలానుగుణంగా వార్‌హెడ్ రిజర్వాయర్ల నుండి మరియు నిల్వలో ఉన్న ట్రిటియం నుండి పేరుకుపోయిన హీలియం-3ని తొలగించాలి. ఈ ప్రక్రియలో తొలగించబడిన హీలియం-3 ఇతర అప్లికేషన్ల కోసం మార్కెట్ చేయబడుతుంది. | ||
దశాబ్దాలుగా ఇది ప్రపంచంలోని హీలియం-3కి ప్రధాన వనరుగా ఉంది మరియు ఇప్పటికీ | దశాబ్దాలుగా ఇది ప్రపంచంలోని హీలియం-3కి ప్రధాన వనరుగా ఉంది మరియు ఇప్పటికీ అలాగే ఉంది.<ref>[http://www.srs.gov/general/news/factsheets/tritium_esrs.pdf Savannah River Tritium Enterprise: Fact Sheet].</ref> 1991లో [[START I]] ఒప్పందంపై సంతకం చేసినప్పటి నుండి, ఉపయోగం కోసం సిద్ధంగా ఉంచిన అణు వార్‌హెడ్‌ల సంఖ్య తగ్గింది.<ref>Charmian Schaller [https://web.archive.org/web/20061029124748/http://afci.lanl.gov/aptnews/aptnews.mar1_98.html Accelerator Production of Tritium – That Could Mean 40 Years of Work]. Los Alamos Monitor. March 1, 1998</ref><ref>[http://www.ieer.org/sdafiles/vol_5/5-1/tritium.html Science for Democratic Action Vol. 5 No. 1] [https://web.archive.org/web/20060927015706/http://www.ieer.org/sdafiles/vol_5/5-1/tritium.html ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ]. IEER. Retrieved on 2011-11-08;</ref> ఇది ఈ వనరు నుండి లభించే హీలియం-3 పరిమాణాన్ని తగ్గించింది. హీలియం-3 నిల్వలు పెరిగిన డిమాండ్ కారణంగా మరింత తగ్గాయి,<ref name="CRS">(22 December 2010). [https://www.fas.org/sgp/crs/misc/R41419.pdf The Helium-3 Shortage: Supply, Demand, and Options for Congress]. [[Congressional Research Service]].</ref> ప్రధానంగా న్యూట్రాన్ రేడియేషన్ డిటెక్టర్లు మరియు వైద్య రోగనిర్ధారణ విధానాలలో దీని వినియోగం పెరిగింది. హీలియం-3 కోసం US పారిశ్రామిక డిమాండ్ 2008లో సంవత్సరానికి 70,000 లీటర్ల (సుమారు 8 kg) గరిష్ట స్థాయికి చేరుకుంది. వేలం ధర, చారిత్రకపరంగా లీటరుకు సుమారు $100, లీటరుకు $2000 వరకు చేరుకుంది.<ref>[https://spectrum.ieee.org/physics-projects-deflate-for-lack-of-helium3 Physics Projects Deflate for Lack of Helium-3] . Spectrum.ieee.org. Retrieved on 2011-11-08.</ref> అప్పటి నుండి, అధిక ఖర్చు మరియు దానిని రీసైకిల్ చేయడానికి మరియు ప్రత్యామ్నాయాలను కనుగొనడానికి DOE చేసిన ప్రయత్నాల కారణంగా హీలియం-3 డిమాండ్ సంవత్సరానికి సుమారు 6000 [[లీటర్ల]]కు తగ్గింది. $100/L వద్ద 114 g/m3 సాంద్రతను ఊహిస్తే, హీలియం-3 ట్రిటియం కంటే ముప్పై వంతు ఖరీదైనది (సుమారు $880/g vs. సుమారు $30000 ప్రతి గ్రాముకు), అయితే లీటరుకు $2000 వద్ద, హీలియం-3 ట్రిటియం కంటే సగం ఖరీదైనది ($17540/g vs. $30000/g). | ||
DOE ట్రిటియం మరియు హీలియం-3 రెండింటి కొరతను గుర్తించి, 2010లో [[టెన్నెస్సీ వ్యాలీ అథారిటీ]] యొక్క [[వాట్స్ బార్ న్యూక్లియర్ జనరేటింగ్ స్టేషన్]] వద్ద లిథియం ఇర్రేడియేషన్ ద్వారా ట్రిటియంను ఉత్పత్తి చేయడం ప్రారంభించింది.<ref name="CRS" /> ఈ ప్రక్రియలో, సిరామిక్ రూపంలో | DOE ట్రిటియం మరియు హీలియం-3 రెండింటి కొరతను గుర్తించి, 2010లో [[టెన్నెస్సీ వ్యాలీ అథారిటీ]] యొక్క [[వాట్స్ బార్ న్యూక్లియర్ జనరేటింగ్ స్టేషన్]] వద్ద లిథియం ఇర్రేడియేషన్ ద్వారా ట్రిటియంను ఉత్పత్తి చేయడం ప్రారంభించింది.<ref name="CRS" /> ఈ ప్రక్రియలో, సిరామిక్ రూపంలో లిథియంను కలిగి ఉన్న ట్రిటియం-ఉత్పత్తి చేసే బర్నబుల్ అబ్జార్బర్ రాడ్లు (TPBARs) సాధారణ బోరాన్ కంట్రోల్ రాడ్లకు బదులుగా రియాక్టర్‌లోకి చొప్పించబడతాయి.<ref>[http://pbadupws.nrc.gov/docs/ML0325/ML032521359.pdf Tritium Production] [https://web.archive.org/web/20160827030415/http://pbadupws.nrc.gov/docs/ML0325/ML032521359.pdf ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ] Nuclear Regulatory Commission, 2005.</ref> కాలానుగుణంగా TPBARలు భర్తీ చేయబడతాయి మరియు ట్రిటియం సంగ్రహించబడుతుంది. | ||
ప్రస్తుతం కేవలం రెండు వాణిజ్య అణు రియాక్టర్లు (వాట్స్ బార్ న్యూక్లియర్ ప్లాంట్ యూనిట్లు 1 మరియు 2) మాత్రమే ట్రిటియం ఉత్పత్తి కోసం ఉపయోగించబడుతున్నాయి, అయితే అవసరమైతే, దేశంలోని మరిన్ని పవర్ రియాక్టర్లను ఉపయోగించడం ద్వారా ఏదైనా ఊహించదగిన డిమాండ్‌ను తీర్చడానికి ఈ ప్రక్రియను భారీగా పెంచవచ్చు. | ప్రస్తుతం కేవలం రెండు వాణిజ్య అణు రియాక్టర్లు (వాట్స్ బార్ న్యూక్లియర్ ప్లాంట్ యూనిట్లు 1 మరియు 2) మాత్రమే ట్రిటియం ఉత్పత్తి కోసం ఉపయోగించబడుతున్నాయి, అయితే అవసరమైతే, దేశంలోని మరిన్ని పవర్ రియాక్టర్లను ఉపయోగించడం ద్వారా ఏదైనా ఊహించదగిన డిమాండ్‌ను తీర్చడానికి ఈ ప్రక్రియను భారీగా పెంచవచ్చు. | ||
[[CANDU]] అణు రియాక్టర్లలోని హెవీ వాటర్ మోడరేటర్ నుండి కూడా గణనీయమైన పరిమాణంలో ట్రిటియం మరియు హీలియం-3ని | [[CANDU]] అణు రియాక్టర్లలోని హెవీ వాటర్ మోడరేటర్ నుండి కూడా గణనీయమైన పరిమాణంలో ట్రిటియం మరియు హీలియం-3ని సంగ్రహించవచ్చు.<ref name="CRS" /><ref name="D2O"> [https://web.archive.org/web/20151223142855/http://www.ic.gc.ca/opic-cipo/cpd/eng/patent/2810716/summary.html?type=number_search&tabs1Index=tabs1_1 ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ]</ref> భారతదేశం మరియు కెనడా, అతిపెద్ద [[హెవీ వాటర్ రియాక్టర్]] ఫ్లీట్ కలిగిన రెండు దేశాలు, మోడరేటర్/కూలెంట్ హెవీ వాటర్ నుండి ట్రిటియంను సంగ్రహిస్తాయని తెలుసు, కానీ ఆ మొత్తాలు ట్రిటియం లేదా హీలియం-3 యొక్క ప్రపంచ డిమాండ్‌ను తీర్చడానికి సరిపోవు. | ||
ట్రిటియం [[లైట్ వాటర్ రియాక్టర్]] | ట్రిటియం [[లైట్ వాటర్ రియాక్టర్]]లలో వివిధ ప్రక్రియలలో అనుకోకుండా ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది (వివరాల కోసం ''[[Tritium]]'' చూడండి), ఆ వనరుల నుండి సంగ్రహించడం హీలియం-3కి మరొక వనరు కావచ్చు. [[లా హేగ్ రీప్రాసెసింగ్ ఫెసిలిటీ]] వద్ద వార్షిక ట్రిటియం ఉద్గారాలను (2018 గణాంకాల ప్రకారం) ప్రాతిపదికగా తీసుకుంటే, విడుదలైన మొత్తాలు (లా హేగ్ వద్ద 31.2 g) 100% రికవరీ సాధించినప్పటికీ, డిమాండ్‌ను తీర్చడానికి సరిపోవు. | ||
== ఉపయోగాలు == | == ఉపయోగాలు == | ||
=== హీలియం-3 స్పిన్ ఎకో === | === హీలియం-3 స్పిన్ ఎకో === | ||
[[హీలియం-3 సర్ఫేస్ స్పిన్ ఎకో|సర్ఫేస్ డైనమిక్స్ యొక్క స్పిన్ ఎకో ప్రయోగాలు]] చేయడానికి | హీలియం-3ని [[హీలియం-3 సర్ఫేస్ స్పిన్ ఎకో|సర్ఫేస్ డైనమిక్స్ యొక్క స్పిన్ ఎకో ప్రయోగాలు]] చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు, ఇవి కేంబ్రిడ్జ్‌లోని [[కావెండిష్ లాబొరేటరీ]] వద్ద ఉన్న సర్ఫేస్ ఫిజిక్స్ గ్రూప్ మరియు [[స్వాన్సీ యూనివర్సిటీ]]లోని కెమిస్ట్రీ విభాగంలో జరుగుతున్నాయి. | ||
=== న్యూట్రాన్ గుర్తింపు === | === న్యూట్రాన్ గుర్తింపు === | ||
[[న్యూట్రాన్ గుర్తింపు]] (neutron detection) కోసం పరికరాలలో హీలియం-3 ఒక ముఖ్యమైన ఐసోటోప్. ఇది థర్మల్ [[న్యూట్రాన్ రేడియేషన్|న్యూట్రాన్]] కిరణాల కోసం అధిక శోషణ క్రాస్ సెక్షన్‌ను కలిగి ఉంటుంది మరియు న్యూట్రాన్ డిటెక్టర్లలో కన్వర్టర్ గ్యాస్‌గా ఉపయోగించబడుతుంది. న్యూట్రాన్ అణు ప్రతిచర్య ద్వారా | [[న్యూట్రాన్ గుర్తింపు]] (neutron detection) కోసం పరికరాలలో హీలియం-3 ఒక ముఖ్యమైన ఐసోటోప్. ఇది థర్మల్ [[న్యూట్రాన్ రేడియేషన్|న్యూట్రాన్]] కిరణాల కోసం అధిక శోషణ క్రాస్ సెక్షన్‌ను కలిగి ఉంటుంది మరియు న్యూట్రాన్ డిటెక్టర్లలో కన్వర్టర్ గ్యాస్‌గా ఉపయోగించబడుతుంది. న్యూట్రాన్ అణు ప్రతిచర్య ద్వారా | ||
:n + <sup>3</sup>He → <sup>3</sup>H + <sup>1</sup>H + 0.764 MeV | :n + <sup>3</sup>He → <sup>3</sup>H + <sup>1</sup>H + 0.764 MeV | ||
ఛార్జ్ చేయబడిన కణాలుగా [[ట్రిటియం]] అయాన్లు (T, <sup>3</sup>H) మరియు [[హైడ్రోజన్ అయాన్లు]], లేదా ప్రోటాన్లు (p, <sup>1</sup>H) గా మార్చబడతాయి, ఇవి [[ప్రొపోర్షనల్ కౌంటర్]] లేదా [[గీగర్-ముల్లర్ ట్యూబ్]] యొక్క స్టాపింగ్ గ్యాస్‌లో ఛార్జ్ క్లౌడ్‌ను సృష్టించడం ద్వారా గుర్తించబడతాయి.<ref>[http://www.lanl.gov/quarterly/q_sum03/neutron_detect.shtml A Modular Neutron Detector | Summer 2003| Los Alamos National Laboratory] [https://web.archive.org/web/20080503051236/http://www.lanl.gov/quarterly/q_sum03/neutron_detect.shtml ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ]. Lanl.gov. Retrieved on 2011-11-08.</ref> | |||
అంతేకాకుండా, శోషణ ప్రక్రియ బలంగా [[స్పిన్ (భౌతికశాస్త్రం)|స్పిన్]]-ఆధారితమైనది, ఇది [[స్పిన్ పోలరైజేషన్|స్పిన్-పోలరైజ్డ్]] హీలియం-3 వాల్యూమ్ ఒక స్పిన్ కాంపోనెంట్‌తో న్యూట్రాన్లను ప్రసారం చేయడానికి మరియు మరొకటి గ్రహించడానికి అనుమతిస్తుంది. ఈ ప్రభావం [[పోలరైజ్డ్ న్యూట్రాన్ స్కాటరింగ్|న్యూట్రాన్ పోలరైజేషన్ విశ్లేషణ]]లో ఉపయోగించబడుతుంది, ఇది పదార్థం యొక్క అయస్కాంత లక్షణాలను పరిశోధించే సాంకేతికత.<ref>[http://www.ncnr.nist.gov/AnnualReport/FY2002_html/pages/neutron_spin.htm NCNR Neutron Spin Filters] [https://web.archive.org/web/20070520100431/http://www.ncnr.nist.gov/AnnualReport/FY2002_html/pages/neutron_spin.htm ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ]. Ncnr.nist.gov (2004-04-28). Retrieved on 2011-11-08.</ref><ref>[http://www.ill.eu/science-technology/neutron-technology-at-ill/optics/ <sup>3</sup>He-spin-filters/ ILL <sup>3</sup>He spin filters] [https://web.archive.org/web/20150921144353/http://www.ill.eu/science-technology/neutron-technology-at-ill/optics/ ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ]. Ill.eu (2010-10-22). Retrieved on 2011-11-08.</ref><ref>(2000). [http://www.ncnr.nist.gov/staff/hammouda/publications/2000_gentile_j_appl_cryst.pdf SANS polarization analysis with nuclear spin-polarized <sup>3</sup>He]. ''J. Appl. Crystallogr.''. 33 (3) 771–774. doi:[https://doi.org/10.1107/S0021889800099817 10.1107/S0021889800099817].</ref><ref>[http://www.ncnr.nist.gov/equipment/he3nsf/index.html Neutron Spin Filters: Polarized <sup>3</sup>He] [https://web.archive.org/web/20111016142515/http://ncnr.nist.gov/equipment/he3nsf/index.html ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ]. NIST.gov</ref> | అంతేకాకుండా, శోషణ ప్రక్రియ బలంగా [[స్పిన్ (భౌతికశాస్త్రం)|స్పిన్]]-ఆధారితమైనది, ఇది [[స్పిన్ పోలరైజేషన్|స్పిన్-పోలరైజ్డ్]] హీలియం-3 వాల్యూమ్ ఒక స్పిన్ కాంపోనెంట్‌తో న్యూట్రాన్లను ప్రసారం చేయడానికి మరియు మరొకటి గ్రహించడానికి అనుమతిస్తుంది. ఈ ప్రభావం [[పోలరైజ్డ్ న్యూట్రాన్ స్కాటరింగ్|న్యూట్రాన్ పోలరైజేషన్ విశ్లేషణ]]లో ఉపయోగించబడుతుంది, ఇది పదార్థం యొక్క అయస్కాంత లక్షణాలను పరిశోధించే సాంకేతికత.<ref>[http://www.ncnr.nist.gov/AnnualReport/FY2002_html/pages/neutron_spin.htm NCNR Neutron Spin Filters] [https://web.archive.org/web/20070520100431/http://www.ncnr.nist.gov/AnnualReport/FY2002_html/pages/neutron_spin.htm ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ]. Ncnr.nist.gov (2004-04-28). Retrieved on 2011-11-08.</ref><ref>[http://www.ill.eu/science-technology/neutron-technology-at-ill/optics/ <sup>3</sup>He-spin-filters/ ILL <sup>3</sup>He spin filters] [https://web.archive.org/web/20150921144353/http://www.ill.eu/science-technology/neutron-technology-at-ill/optics/ ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ]. Ill.eu (2010-10-22). Retrieved on 2011-11-08.</ref><ref>(2000). [http://www.ncnr.nist.gov/staff/hammouda/publications/2000_gentile_j_appl_cryst.pdf SANS polarization analysis with nuclear spin-polarized <sup>3</sup>He]. ''J. Appl. Crystallogr.''. 33 (3) 771–774. doi:[https://doi.org/10.1107/S0021889800099817 10.1107/S0021889800099817].</ref><ref>[http://www.ncnr.nist.gov/equipment/he3nsf/index.html Neutron Spin Filters: Polarized <sup>3</sup>He] [https://web.archive.org/web/20111016142515/http://ncnr.nist.gov/equipment/he3nsf/index.html ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ]. NIST.gov</ref> | ||
[[యునైటెడ్ స్టేట్స్ డిపార్ట్‌మెంట్ ఆఫ్ హోమ్‌ల్యాండ్ సెక్యూరిటీ]] షిప్పింగ్ కంటైనర్లలో | [[యునైటెడ్ స్టేట్స్ డిపార్ట్‌మెంట్ ఆఫ్ హోమ్‌ల్యాండ్ సెక్యూరిటీ]] షిప్పింగ్ కంటైనర్లలో స్మగ్లింగ్ చేయబడిన ప్లూటోనియంను వాటి న్యూట్రాన్ ఉద్గారాల ద్వారా గుర్తించడానికి డిటెక్టర్లను మోహరించాలని ఆశించింది, కానీ [[కోల్డ్ వార్]] నుండి అణు ఆయుధాల ఉత్పత్తి తగ్గడం వల్ల హీలియం-3 ప్రపంచవ్యాప్త కొరత దీనిని కొంతవరకు నిరోధించింది.<ref>Wald, Matthew L.. (2009-11-22). [https://www.nytimes.com/2009/11/23/us/23helium.html Shortage Slows a Program to Detect Nuclear Bombs]. ''The New York Times''.</ref> 2012 నాటికి, DHS [[బోరాన్-10]] యొక్క వాణిజ్య సరఫరా దాని న్యూట్రాన్ గుర్తింపు మౌలిక సదుపాయాలను ఆ సాంకేతికతకు మార్చడానికి మద్దతు ఇస్తుందని నిర్ణయించింది.<ref>[http://science.energy.gov/~/media/np/pdf/research/idpra/workshop-on-isotope-federal-supply-and-demand/presentations/Slovik_He3_Alternative_Isotopes_DOE_IP_Workshop_Jan_11_2012.pdf Office of Science].</ref> | ||
=== క్రయోజెనిక్స్ === | === క్రయోజెనిక్స్ === | ||
హీలియం-3 రిఫ్రిజిరేటర్లు ప్రయోగాత్మక భౌతికశాస్త్రంలో సుమారు 0.2 [[కెల్విన్]] వరకు ఉష్ణోగ్రతలను పొందడానికి ఉపయోగించే పరికరాలు.<ref name="liquidseas">[https://liquids.seas.harvard.edu/penanen/workings.html Workings of a 3He refrigerator]. ''Harvard X-Ray Group Home Page''.</ref> హీలియం-4 యొక్క [[బాష్పీభవన శీతలీకరణ]] (evaporative cooling) ద్వారా, ఒక [[1-K పాట్]] హీలియం-3 పాట్ అనే చిన్న పాత్రలో | హీలియం-3 రిఫ్రిజిరేటర్లు ప్రయోగాత్మక భౌతికశాస్త్రంలో సుమారు 0.2 [[కెల్విన్]] వరకు ఉష్ణోగ్రతలను పొందడానికి ఉపయోగించే పరికరాలు.<ref name="liquidseas">[https://liquids.seas.harvard.edu/penanen/workings.html Workings of a 3He refrigerator]. ''Harvard X-Ray Group Home Page''.</ref> హీలియం-4 యొక్క [[బాష్పీభవన శీతలీకరణ]] (evaporative cooling) ద్వారా, ఒక [[1-K పాట్]] హీలియం-3 పాట్ అనే చిన్న పాత్రలో కొంత మొత్తంలో హీలియం-3ని ద్రవీకరిస్తుంది. ద్రవ హీలియం-3 యొక్క తక్కువ పీడనం వద్ద బాష్పీభవన శీతలీకరణ, సాధారణంగా [[అడ్సోర్ప్షన్]] ద్వారా నడపబడుతుంది, ఎందుకంటే దాని అధిక ధర కారణంగా, నష్టాలను నివారించడానికి హీలియం-3 సాధారణంగా క్లోజ్డ్ సిస్టమ్‌లో ఉంటుంది, ఇది హీలియం-3 పాట్‌ను కెల్విన్ యొక్క ఒక భాగం వరకు చల్లబరుస్తుంది. | ||
ఒక [[డైల్యూషన్ రిఫ్రిజిరేటర్]] [[క్రయోజెనిక్]] ఉష్ణోగ్రతలను కెల్విన్ యొక్క కొన్ని వేల వంతుల వరకు చేరుకోవడానికి హీలియం-3 మరియు హీలియం-4 మిశ్రమాన్ని ఉపయోగిస్తుంది.<ref name="cerndilution">(2009-02-07). [http://na47sun05.cern.ch/target/outline/dilref.html Dilution Refrigeration]. ''na47sun05.cern.ch''.</ref> హీలియం-3 [[సూపర్ కండక్టింగ్ క్వాంటం కంప్యూటింగ్]] కోసం ప్రాథమిక శీతలీకరణి.<ref>(2026-03-17). [https:// | ఒక [[డైల్యూషన్ రిఫ్రిజిరేటర్]] [[క్రయోజెనిక్]] ఉష్ణోగ్రతలను కెల్విన్ యొక్క కొన్ని వేల వంతుల వరకు చేరుకోవడానికి హీలియం-3 మరియు హీలియం-4 మిశ్రమాన్ని ఉపయోగిస్తుంది.<ref name="cerndilution">(2009-02-07). [http://na47sun05.cern.ch/target/outline/dilref.html Dilution Refrigeration]. ''na47sun05.cern.ch''.</ref> హీలియం-3 [[సూపర్ కండక్టింగ్ క్వాంటం కంప్యూటింగ్]] కోసం ప్రాథమిక శీతలీకరణి.<ref>(2026-03-17). [https://scmp.com/news/china/science/article/3346452/chinese-scientists-create-worlds-coldest-alloy-it-may-surprise-darpa A rare earth ‘China solution’ that leaves US defence agency in the cold]. ''South China Morning Post''.</ref> | ||
=== న్యూక్లియర్ మాగ్నెటిక్ రెసొనెన్స్ === | === న్యూక్లియర్ మాగ్నెటిక్ రెసొనెన్స్ === | ||
హీలియం-3 కేంద్రకాలు 1/2 ''ħ'' యొక్క అంతర్గత [[న్యూక్లియర్ స్పిన్]] మరియు సాపేక్షంగా అధిక [[గైరోమాగ్నెటిక్ | హీలియం-3 కేంద్రకాలు 1/2 ''ħ'' యొక్క అంతర్గత [[న్యూక్లియర్ స్పిన్]] మరియు సాపేక్షంగా అధిక [[గైరోమాగ్నెటిక్ రేషియో]]ని కలిగి ఉంటాయి. దీని కారణంగా, హీలియం-3ని గమనించడానికి [[న్యూక్లియర్ మాగ్నెటిక్ రెసొనెన్స్]] (NMR)ని ఉపయోగించడం సాధ్యమవుతుంది. ఈ విశ్లేషణాత్మక సాంకేతికత, సాధారణంగా <sup>3</sup>He-NMR అని పిలువబడుతుంది, హీలియం కలిగిన సమ్మేళనాలను గుర్తించడానికి ఉపయోగించవచ్చు. అయితే, హీలియం-4తో పోలిస్తే హీలియం-3 యొక్క తక్కువ లభ్యత దీనికి పరిమితి, హీలియం-4 స్వయంగా NMR-యాక్టివ్ కాదు. | ||
హీలియం-3ని స్పిన్-ఎక్స్ఛేంజ్ ఆప్టికల్ పంపింగ్ వంటి | హీలియం-3ని స్పిన్-ఎక్స్ఛేంజ్ ఆప్టికల్ పంపింగ్ వంటి నాన్-ఈక్విలిబ్రియం మార్గాలను ఉపయోగించి [[హైపర్ పోలరైజ్డ్]] చేయవచ్చు.<ref>(2001). "Hyperpolarized <sup>3</sup>He Gas Production and MR Imaging of the Lung". ''Concepts in Magnetic Resonance''. 13 (5) 277–293. doi:[https://doi.org/10.1002/cmr.1014 10.1002/cmr.1014].</ref> ఈ ప్రక్రియలో, సీల్డ్ గ్లాస్ వెసెల్ లోపల [[సీసియం]] లేదా [[రుబిడియం]] వంటి [[క్షార లోహం]]లోని ఎలక్ట్రాన్లను ఉత్తేజితం చేయడానికి తగిన తరంగదైర్ఘ్యానికి ట్యూన్ చేయబడిన [[సర్క్యులర్ పోలరైజేషన్|సర్క్యులర్లీ పోలరైజ్డ్]] ఇన్‌ఫ్రారెడ్ లేజర్ కాంతి ఉపయోగించబడుతుంది. [[కోణీయ ద్రవ్యవేగం]] (angular momentum) ఘర్షణల ద్వారా క్షార లోహ ఎలక్ట్రాన్ల నుండి నోబుల్ గ్యాస్ కేంద్రకాలకు బదిలీ చేయబడుతుంది. సారాంశంలో, ఈ ప్రక్రియ NMR సిగ్నల్‌ను మెరుగుపరచడానికి కేంద్రక స్పిన్‌లను అయస్కాంత క్షేత్రంతో సమలేఖనం చేస్తుంది. | ||
హైపర్ పోలరైజ్డ్ వాయువును 10 atm పీడనం వద్ద 100 గంటల వరకు నిల్వ చేయవచ్చు. పీల్చిన తర్వాత, హైపర్ పోలరైజ్డ్ హీలియం-3 | హైపర్ పోలరైజ్డ్ వాయువును 10 atm పీడనం వద్ద 100 గంటల వరకు నిల్వ చేయవచ్చు. పీల్చిన తర్వాత, హైపర్ పోలరైజ్డ్ హీలియం-3 వాయువును కలిగి ఉన్న వాయు మిశ్రమాలను ఊపిరితిత్తుల వెంటిలేషన్ యొక్క శరీర నిర్మాణ మరియు క్రియాత్మక చిత్రాలను రూపొందించడానికి MRI స్కానర్‌తో ఇమేజ్ చేయవచ్చు. ఈ సాంకేతికత ఎయిర్‌వే ట్రీ చిత్రాలను రూపొందించడానికి, వెంటిలేషన్ లేని లోపాలను గుర్తించడానికి, [[పల్మనరీ గ్యాస్ ప్రెజర్స్|అల్వియోలార్ ఆక్సిజన్ పార్షియల్ ప్రెజర్]]ను కొలవడానికి మరియు [[వెంటిలేషన్/పెర్ఫ్యూజన్ రేషియో]]ను కొలవడానికి కూడా సామర్థ్యం కలిగి ఉంటుంది. [[దీర్ఘకాలిక అబ్స్ట్రక్టివ్ పల్మనరీ డిసీజ్ (COPD)]], [[ఎంఫిసెమా]], [[సిస్టిక్ ఫైబ్రోసిస్]] మరియు [[ఆస్తమా]] వంటి దీర్ఘకాలిక శ్వాసకోశ వ్యాధుల రోగనిర్ధారణ మరియు చికిత్స నిర్వహణకు ఈ సాంకేతికత కీలకం కావచ్చు.<ref>(2004). "Hyperpolarized Gas Imaging of the Lung". ''J Thorac Imaging''. 19 (4) 250–258. doi:[https://doi.org/10.1097/01.rti.0000142837.52729.38 10.1097/01.rti.0000142837.52729.38].</ref> | ||
హీలియం పరమాణువు, లేదా [[హీలియం డైమర్#కేజ్|రెండు హీలియం పరమాణువులు]], [[ఫుల్లెరీన్]] వంటి కేజ్‌లలో ఉంచబడతాయి కాబట్టి, ఈ మూలకం యొక్క NMR స్పెక్ట్రోస్కోపీ దాని చుట్టూ ఉన్న కార్బన్ ఫ్రేమ్‌వర్క్ మార్పులకు సున్నితమైన ప్రోబ్‌గా ఉంటుంది.<ref>(1994). "<sup>3</sup>He NMR: A Powerful New Tool for Following Fullerene Chemistry". ''Journal of the American Chemical Society''. 116 (8) 3621–3622. doi:[https://doi.org/10.1021/ja00087a067 10.1021/ja00087a067].</ref><ref>Institute of Chemistry, The [[Hebrew University of Jerusalem]]. [http://chem.ch.huji.ac.il/nmr/techniques/1d/row1/he.html (3He) Helium NMR].</ref> ఫుల్లెరీన్‌లను విశ్లేషించడానికి [[కార్బన్-13 NMR]]ని ఉపయోగించడం చాలా క్లిష్టమైనది, ఎందుకంటే సరళమైన, అత్యంత సమరూప నిర్మాణాలలో తప్ప మిగిలిన వాటిలో కార్బన్‌ల మధ్య చాలా సూక్ష్మమైన తేడాలు ఉంటాయి. | |||
=== టోకామాక్ ప్లాస్మా ప్రయోగాల కోసం రేడియో ఎనర్జీ అబ్జార్బర్ === | === టోకామాక్ ప్లాస్మా ప్రయోగాల కోసం రేడియో ఎనర్జీ అబ్జార్బర్ === | ||
MIT యొక్క [[అల్కేటర్ | MIT యొక్క [[అల్కేటర్ C-మోడ్]] టోకామాక్ మరియు [[జాయింట్ యూరోపియన్ టోరస్]] (JET) రెండూ హైడ్రోజన్ మరియు డ్యూటీరియం అయాన్లను వేడి చేయడానికి రేడియో-ఫ్రీక్వెన్సీ (RF) శక్తి యొక్క శోషణను పెంచడానికి H–D ప్లాస్మాకు కొద్దిగా హీలియం-3ని జోడించి ప్రయోగాలు చేశాయి, దీనిని "త్రీ-అయాన్" ప్రభావం అంటారు.<ref>(28 August 2017). [https://www.popularmechanics.com/science/energy/a27961/mit-nuclear-fusion-experiment-increases-efficiency/ ''MIT Achieves Breakthrough in Nuclear Fusion'' Aug 2017].</ref><ref>(19 June 2017). [https://www.nature.com/articles/nphys4167.epdf?author_access_token=kPYxN3CzZYD2LT4Si32eOdRgN0jAjWel9jnR3ZoTv0MmuIUEPmNcONMVzXjNf2zbVw9w-V0n8MdnZGKP1E4gbnnf8HWpVEg2srMePcKJH7P-Epjuig2d7CKPHhckCLXI Efficient generation of energetic ions in multi-ion plasmas by radio-frequency heating]. ''Nature Physics''. 13 (10) 973–978. doi:[https://doi.org/10.1038/nphys4167 10.1038/nphys4167].</ref> | ||
=== అణు ఇంధనం === | === అణు ఇంధనం === | ||
''ఇవి కూడా చూడండి: Aneutronic fusion, Fusion rocket'' | ''ఇవి కూడా చూడండి: Aneutronic fusion, Fusion rocket'' | ||
{| class="wikitable" | {| class="wikitable" | ||
|+ [[ | |+ Comparison of [[neutronicity]] for different reactions<ref>[http://members.tm.net/lapointe/IEC_Fusion.html Inertial Electrostatic Confinement Fusion].</ref><ref>[http://www.lancs.ac.uk/ug/suttond1/#fusion Nuclear Fission and Fusion].</ref><ref>[http://library.thinkquest.org/28383/nowe_teksty/htmla/2_37a.html The Fusion Reaction].</ref><ref>John Santarius. (June 2006). [http://fti.neep.wisc.edu/pdf/fdm1291.pdf A Strategy for D – 3 Development].</ref><ref>[http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/nuclear/nucrea.html Nuclear Reactions].</ref> | ||
|- | |- | ||
! scope="col" | | ! scope="col" | | ||
! scope="col" | | ! scope="col" | Reactants | ||
! scope="col" | | ! scope="col" | Products | ||
! scope="col" | ''Q'' | ! scope="col" | ''Q'' | ||
! scope="col" | n/MeV | ! scope="col" | n/MeV | ||
|- | |- | ||
! rowspan="3" scope="row" | | ! rowspan="3" scope="row" |First-generation fusion fuels | ||
| [[Deuterium|^{2}D]] + ^{2}D | | [[Deuterium|^{2}D]] + ^{2}D | ||
| ^{3}He + | | ^{3}He + | ||
| Line 189: | Line 189: | ||
| 0.057 | | 0.057 | ||
|- | |- | ||
! scope="row" | | ! scope="row" | Second-generation fusion fuel | ||
| ^{2}D + ^{3}He | | ^{2}D + ^{3}He | ||
| ^{4}He + p | | ^{4}He + p | ||
| Line 195: | Line 195: | ||
| 0 | | 0 | ||
|- | |- | ||
! scope="row" | <sup>2</sup>D | ! scope="row" | Net result of <sup>2</sup>D burning (sum of first 4 rows) | ||
| 6 ^{2}D | | 6 ^{2}D | ||
| class="nowrap" | 2(^{4}He + n + p) | | class="nowrap" | 2(^{4}He + n + p) | ||
| Line 201: | Line 201: | ||
| 0.046 | | 0.046 | ||
|- | |- | ||
! rowspan="2" scope="row" | | ! rowspan="2" scope="row" | Third-generation fusion fuels | ||
| class="nowrap" | ^{3}He + ^{3}He | | class="nowrap" | ^{3}He + ^{3}He | ||
| ^{4}He + 2 p | | ^{4}He + 2 p | ||
| Line 212: | Line 212: | ||
| 0 | | 0 | ||
|- | |- | ||
! scope="row" | | ! scope="row" | Current nuclear fuel | ||
| [[Uranium 235|^{235}U]] + n | | [[Uranium 235|^{235}U]] + n | ||
| 2 [[Fission product|FP]]+ 2.4n | | 2 [[Fission product|FP]]+ 2.4n | ||
| Line 218: | Line 218: | ||
| 0.0075 | | 0.0075 | ||
|} | |} | ||
^{3}He ను <sup>2</sup>H + <sup>1</sup>p → ^{3}He + γ + 4.98 MeV యొక్క తక్కువ ఉష్ణోగ్రత ఫ్యూజన్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయవచ్చు. ఫ్యూజన్ ఉష్ణోగ్రత హీలియం కేంద్రకాలు ఫ్యూజ్ కావడానికి అవసరమైన దానికంటే తక్కువగా ఉంటే, ప్రతిచర్య | ^{3}He ను <sup>2</sup>H + <sup>1</sup>p → ^{3}He + γ + 4.98 MeV యొక్క తక్కువ ఉష్ణోగ్రత ఫ్యూజన్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయవచ్చు. ఫ్యూజన్ ఉష్ణోగ్రత హీలియం కేంద్రకాలు ఫ్యూజ్ కావడానికి అవసరమైన దానికంటే తక్కువగా ఉంటే, ప్రతిచర్య అధిక శక్తి గల ఆల్ఫా కణాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇది త్వరగా ఒక ఎలక్ట్రాన్‌ను పొంది స్థిరమైన కాంతి హీలియం అయాన్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, దీనిని ప్రమాదకరమైన న్యూట్రాన్లను ఉత్పత్తి చేయకుండా నేరుగా విద్యుత్ వనరుగా ఉపయోగించవచ్చు. | ||
^{3}He ను ^{2}H + ^{3}He -> ^{4}He + ^{1}p + 18.3 [[ఎలక్ట్రాన్ వోల్ట్|MeV]], లేదా ^{3}He + ^{3}He -> ^{4}He + 2 ^{1}p + 12.86 MeV ప్రతిచర్యల ద్వారా ఫ్యూజన్ ప్రతిచర్యలలో ఉపయోగించవచ్చు. | ^{3}He ను ^{2}H + ^{3}He -> ^{4}He + ^{1}p + 18.3 [[ఎలక్ట్రాన్ వోల్ట్|MeV]], లేదా ^{3}He + ^{3}He -> ^{4}He + 2 ^{1}p + 12.86 MeV ప్రతిచర్యల ద్వారా ఫ్యూజన్ ప్రతిచర్యలలో ఉపయోగించవచ్చు. | ||
సాంప్రదాయ [[డ్యూటీరియం]] + [[ట్రిటియం]] ("[[డ్యూటీరియం–ట్రిటియం ఫ్యూజన్|D–T]]") ఫ్యూజన్ ప్రక్రియ శక్తివంతమైన న్యూట్రాన్లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇవి రియాక్టర్ భాగాలను [[యాక్టివేషన్ ప్రొడక్ట్స్]] | సాంప్రదాయ [[డ్యూటీరియం]] + [[ట్రిటియం]] ("[[డ్యూటీరియం–ట్రిటియం ఫ్యూజన్|D–T]]") ఫ్యూజన్ ప్రక్రియ శక్తివంతమైన న్యూట్రాన్లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇవి రియాక్టర్ భాగాలను [[యాక్టివేషన్ ప్రొడక్ట్స్]]తో [[రేడియోధార్మికత]]కు గురిచేస్తాయి. హీలియం-3 ఫ్యూజన్ యొక్క ఆకర్షణ దాని ప్రతిచర్య ఉత్పత్తుల యొక్క [[అన్యూట్రానిక్ ఫ్యూజన్|అన్యూట్రానిక్]] స్వభావం నుండి వస్తుంది. హీలియం-3 స్వయంగా రేడియోధార్మికత లేనిది. ఏకైక అధిక-శక్తి ఉప-ఉత్పత్తి, [[ప్రోటాన్]], విద్యుత్ మరియు అయస్కాంత క్షేత్రాల ద్వారా నియంత్రించబడుతుంది. ఈ ప్రోటాన్ యొక్క ద్రవ్యవేగ శక్తి (ఫ్యూజన్ ప్రక్రియలో సృష్టించబడింది) నియంత్రించే విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రంతో సంకర్షణ చెందుతుంది, దీని ఫలితంగా నేరుగా నికర విద్యుత్ ఉత్పత్తి జరుగుతుంది.<ref>John Santarius. (September 28, 2004). [http://fti.neep.wisc.edu/presentations/jfs_ieee0904.pdf Lunar 3 and Fusion Power].</ref> | ||
అధిక [[కూలంబ్ బారియర్]] | అధిక [[కూలంబ్ బారియర్]] కారణంగా, ^{2}H + ^{3}He ఫ్యూజన్ కోసం అవసరమైన ఉష్ణోగ్రతలు సాంప్రదాయ [[డ్యూటీరియం–ట్రిటియం ఫ్యూజన్|D–T ఫ్యూజన్]] కంటే చాలా ఎక్కువగా ఉంటాయి. అంతేకాకుండా, రెండు రియాక్టెంట్లను ఫ్యూజ్ చేయడానికి కలపాలి కాబట్టి, ఒకే రియాక్టెంట్ యొక్క కేంద్రకాల మధ్య ప్రతిచర్యలు జరుగుతాయి, మరియు D–D ప్రతిచర్య (^{2}H + ^{2}H) ఒక [[న్యూట్రాన్]]ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. రియాక్షన్ రేట్లు ఉష్ణోగ్రతతో మారుతుంటాయి, కానీ D–^{3}He రియాక్షన్ రేటు D–D రియాక్షన్ రేటు కంటే 3.56 రెట్లు ఎక్కువ కాదు (గ్రాఫ్ చూడండి). అందువల్ల, సరైన ఉష్ణోగ్రత మరియు D-లీన్ ఫ్యూయల్ మిశ్రమం వద్ద D–^{3}He ఇంధనాన్ని ఉపయోగించి ఫ్యూజన్, D–T ఫ్యూజన్ కంటే తక్కువ న్యూట్రాన్ ఫ్లక్స్‌ను ఉత్పత్తి చేయగలదు, కానీ ఇది పూర్తిగా క్లీన్ కాదు, ఇది దాని ప్రధాన ఆకర్షణలో కొంత భాగాన్ని తగ్గిస్తుంది. | ||
రెండవ అవకాశం, ^{3} | రెండవ అవకాశం, ^{3}Heని దానితో అదే ఫ్యూజ్ చేయడం (^{3}He + ^{3}He), దీనికి ఇంకా ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతలు అవసరం (ఎందుకంటే ఇప్పుడు రెండు రియాక్టెంట్లు +2 ఛార్జ్ కలిగి ఉంటాయి), కాబట్టి ఇది D-^{3}He ప్రతిచర్య కంటే చాలా కష్టం. ఇది న్యూట్రాన్లను ఉత్పత్తి చేయని సిద్ధాంతపరమైన ప్రతిచర్యను అందిస్తుంది; ఉత్పత్తి చేయబడిన ఛార్జ్డ్ ప్రోటాన్లను విద్యుత్ మరియు అయస్కాంత క్షేత్రాలలో నియంత్రించవచ్చు, ఇది నేరుగా విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ^{3}He + ^{3}He ఫ్యూజన్ ప్రయోగశాలలో నిరూపించబడినట్లుగా సాధ్యమే మరియు అపారమైన ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది, కానీ వాణిజ్యపరమైన సాధ్యత భవిష్యత్తులో చాలా సంవత్సరాల తర్వాత ఉంటుంది.<ref>Mark Williams. (August 23, 2007). [http://www.technologyreview.com/energy/19296/ Mining the Moon: Lab experiments suggest that future fusion reactors could use helium-3 gathered from the moon]. ''MIT Technology Review''.</ref> | ||
[[శిలాజ | [[శిలాజ ఇంధనాల|సాంప్రదాయ ఇంధనాల]]కు ప్రత్యామ్నాయంగా అవసరమయ్యే హీలియం-3 పరిమాణం, ప్రస్తుతం అందుబాటులో ఉన్న నిల్వలతో పోలిస్తే చాలా ఎక్కువ. ^{2}D + ^{3}He చర్యలో ఉత్పత్తి అయ్యే మొత్తం శక్తి 18.4 M[[ఎలక్ట్రాన్ వోల్ట్|eV]], ఇది మూడు [[గ్రాము]]ల (ఒక [[మోల్ (కెమిస్ట్రీ)|మోల్]]) ^{3}Heకి సుమారు 493 [[వాట్-అవర్|మెగావాట్-అవర్ల]] (4.93×10<sup>8</sup> W·h) శక్తికి సమానం. ఒకవేళ ఈ మొత్తం శక్తిని 100% సామర్థ్యంతో విద్యుత్ శక్తిగా మార్చగలిగితే (ఇది భౌతికంగా అసాధ్యం), అది ఒక మోల్ ^{3}Heకి ఒక గిగావాట్ విద్యుత్ ప్లాంట్ యొక్క 30 నిమిషాల ఉత్పత్తికి సమానమవుతుంది. కాబట్టి, ఒక సంవత్సర ఉత్పత్తికి (ప్రతి గంటకు 6 గ్రాముల చొప్పున) 52.5 కిలోగ్రాముల హీలియం-3 అవసరమవుతుంది. భారీ స్థాయి అనువర్తనాలకు అవసరమైన ఇంధనాన్ని మొత్తం వినియోగం పరంగా కూడా చూడవచ్చు: 2001లో 107 మిలియన్ల అమెరికన్ గృహాల విద్యుత్ వినియోగం<ref>డేటా: US ఎనర్జీ ఇన్ఫర్మేషన్ అడ్మినిస్ట్రేషన్</ref> మొత్తం 1,140 బిలియన్ kW·h (1.14×10^15 W.h)గా ఉంది. మళ్ళీ 100% మార్పిడి సామర్థ్యాన్ని ఊహించుకుంటే, అమెరికా యొక్క ఆ శక్తి అవసరాల కోసం సంవత్సరానికి 6.7 [[టన్నుల]] హీలియం-3 అవసరమవుతుంది, మరింత వాస్తవికమైన ఎండ్-టు-ఎండ్ మార్పిడి సామర్థ్యాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకుంటే సంవత్సరానికి 15 నుండి 20 టన్నులు అవసరమవుతాయి. | ||
నియంత్రిత [[అణు సంలీనం|సంలీన]] శక్తికి రెండవ తరం విధానంలో హీలియం-3 మరియు [[డ్యూటీరియం|డ్యూటీరియం, ^{2}D]]లను కలపడం ఉంటుంది. ఈ చర్య ఒక [[ఆల్ఫా కణం]] మరియు అధిక | నియంత్రిత [[అణు సంలీనం|సంలీన]] శక్తికి సంబంధించి రెండవ తరం విధానంలో హీలియం-3 మరియు [[డ్యూటీరియం|డ్యూటీరియం, ^{2}D]]లను కలపడం ఉంటుంది. ఈ చర్య ఒక [[ఆల్ఫా కణం]] మరియు అధిక శక్తి కలిగిన [[ప్రోటాన్]]ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. విద్యుత్ ఉత్పత్తి మరియు ఇతర అనువర్తనాల కోసం ఈ సంలీన చర్య యొక్క అతి ముఖ్యమైన సంభావ్య ప్రయోజనం ఏమిటంటే, ఇంధన [[అయాన్]]లను మరియు సంలీన ప్రోటాన్లను నియంత్రించడానికి [[స్థిర విద్యుత్]] క్షేత్రాలను ఉపయోగించడంతో ఇది అనుకూలతను కలిగి ఉంటుంది. ధనాత్మక ఆవేశం కలిగిన కణాలుగా, అధిక వేగంతో ఉండే ప్రోటాన్ల గతి శక్తిని [[ఘన-స్థితి రసాయన శాస్త్రం|ఘన-స్థితి]] మార్పిడి పదార్థాలు మరియు ఇతర పద్ధతుల ద్వారా నేరుగా [[విద్యుత్]]గా మార్చవచ్చు. [[టర్బైన్]] ఆధారిత [[విద్యుత్ జనరేటర్|ఎలక్ట్రికల్ జనరేటర్]]ను నడపడానికి ప్రోటాన్ శక్తిని వేడి రూపంలోకి మార్చాల్సిన అవసరం లేనందున, 70% సంభావ్య మార్పిడి సామర్థ్యాలు సాధ్యం కావచ్చు. | ||
==== He-3 పవర్ ప్లాంట్లు ==== | ==== He-3 పవర్ ప్లాంట్లు ==== | ||
హీలియం-3 పవర్ ప్లాంట్ల సామర్థ్యాల గురించి అనేక వాదనలు ఉన్నాయి. ప్రతిపాదకుల అభిప్రాయం ప్రకారం, [[డ్యూటీరియం]] మరియు హీలియం-3పై పనిచేసే సంలీన | హీలియం-3 పవర్ ప్లాంట్ల సామర్థ్యాల గురించి అనేక వాదనలు ఉన్నాయి. ప్రతిపాదకుల అభిప్రాయం ప్రకారం, [[డ్యూటీరియం]] మరియు హీలియం-3పై పనిచేసే సంలీన విద్యుత్ కేంద్రాలు తక్కువ సాంకేతిక సంక్లిష్టత, అధిక మార్పిడి సామర్థ్యం, చిన్న పరిమాణం, రేడియోధార్మిక ఇంధనం లేకపోవడం, గాలి లేదా నీటి [[కాలుష్యం]] లేకపోవడం మరియు తక్కువ స్థాయి [[రేడియోధార్మిక]] వ్యర్థాల తొలగింపు అవసరాల కారణంగా తమ పోటీదారుల కంటే తక్కువ మూలధన మరియు [[నిర్వహణ వ్యయాలను]] కలిగి ఉంటాయి. మొదటి హీలియం-3 సంలీన [[పవర్ ప్లాంట్]]ను అభివృద్ధి చేయడానికి మరియు నిర్మించడానికి సుమారు $6 బిలియన్ల [[పెట్టుబడి (మాక్రో ఎకనామిక్స్)|పెట్టుబడి]] [[మూలధనం (ఎకనామిక్స్)|మూలధనం]] అవసరమవుతుందని ఇటీవలి అంచనాలు సూచిస్తున్నాయి. నేటి టోకు [[విద్యుత్]] ధరల (కిలోవాట్-అవర్‌కు 5 US సెంట్లు) వద్ద, ఐదు 1-[[గిగావాట్]] ప్లాంట్లు ఆన్‌లైన్‌లోకి వచ్చిన తర్వాత, పాత సాంప్రదాయ ప్లాంట్లను భర్తీ చేయడం లేదా కొత్త డిమాండ్‌ను తీర్చడం ద్వారా ఆర్థికంగా లాభదాయకత (break even) ఏర్పడుతుంది.<ref>Paul DiMare. (October 2004). [http://www.popularmechanics.com/science/air_space/1283056.html?page=4 Mining The Moon]. ''Popular Mechanics''.</ref> | ||
వాస్తవం అంత స్పష్టంగా లేదు. ప్రపంచంలోని అత్యంత అధునాతన సంలీన కార్యక్రమాలు [[ఇనర్షియల్ కన్ఫైన్‌మెంట్ ఫ్యూజన్]] (ఉదాహరణకు [[నేషనల్ ఇగ్నిషన్ ఫెసిలిటీ]]) మరియు [[మాగ్నెటిక్ కన్ఫైన్‌మెంట్ ఫ్యూజన్]] (ఉదాహరణకు [[ITER]] మరియు [[వెండెల్‌స్టెయిన్ 7-X]]). మొదటి దాని విషయంలో, విద్యుత్ ఉత్పత్తికి ఎటువంటి స్పష్టమైన రోడ్‌మ్యాప్ లేదు. రెండవ దాని విషయంలో, వాణిజ్య విద్యుత్ | వాస్తవం అంత స్పష్టంగా లేదు. ప్రపంచంలోని అత్యంత అధునాతన సంలీన కార్యక్రమాలు [[ఇనర్షియల్ కన్ఫైన్‌మెంట్ ఫ్యూజన్]] (ఉదాహరణకు [[నేషనల్ ఇగ్నిషన్ ఫెసిలిటీ]]) మరియు [[మాగ్నెటిక్ కన్ఫైన్‌మెంట్ ఫ్యూజన్]] (ఉదాహరణకు [[ITER]] మరియు [[వెండెల్‌స్టెయిన్ 7-X]]). మొదటి దాని విషయంలో, విద్యుత్ ఉత్పత్తికి ఎటువంటి స్పష్టమైన రోడ్‌మ్యాప్ లేదు. రెండవ దాని విషయంలో, 2050 ప్రాంతం వరకు వాణిజ్య విద్యుత్ ఉత్పత్తిని ఆశించడం లేదు.<ref>[http://www.iter.org/proj/Pages/ITERAndBeyond.aspx ITER & Beyond].</ref> రెండింటిలోనూ, చర్చించబడిన సంలీన రకం అత్యంత సరళమైనది: D–T సంలీనం. దీనికి కారణం ఈ చర్య కోసం చాలా తక్కువ [[కూలంబ్ బారియర్]]; D+<sup>3</sup>He కోసం, బారియర్ చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది, మరియు <sup>3</sup>He–<sup>3</sup>He కోసం ఇది ఇంకా ఎక్కువగా ఉంటుంది. [[ITER]] మరియు [[నేషనల్ ఇగ్నిషన్ ఫెసిలిటీ]] వంటి రియాక్టర్ల భారీ వ్యయం ప్రధానంగా వాటి భారీ పరిమాణం కారణంగా ఉంది, అయినప్పటికీ అధిక ప్లాస్మా ఉష్ణోగ్రతలకు పెంచాలంటే అంతకంటే చాలా పెద్ద రియాక్టర్లు అవసరమవుతాయి. D–<sup>3</sup>He సంలీనం నుండి వచ్చే 14.7 MeV ప్రోటాన్ మరియు 3.6 MeV ఆల్ఫా కణం, మరియు అధిక మార్పిడి సామర్థ్యం అంటే [[డ్యూటీరియం–ట్రిటియం సంలీనం|D–T సంలీనం]] (17.6 MeV) కంటే కిలోగ్రాముకు ఎక్కువ విద్యుత్ లభిస్తుందని అర్థం, కానీ అది అంత ఎక్కువ కాదు. మరొక ప్రతికూలత ఏమిటంటే, [[అన్యూట్రానిక్ ఫ్యూజన్#Candidate reactions|హీలియం-3 సంలీన చర్యల]] రేట్లు అంత ఎక్కువగా లేవు, దీనివల్ల అదే మొత్తంలో విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేయడానికి మరింత పెద్ద రియాక్టర్ లేదా మరిన్ని రియాక్టర్లు అవసరమవుతాయి. | ||
==== He-3కి ప్రత్యామ్నాయాలు ==== | ==== He-3కి ప్రత్యామ్నాయాలు ==== | ||
D–T సంలీనంతోనే ఆర్థికంగా లాభదాయకం కాకపోవచ్చు, ఇక D–<sup>3</sup>He సంలీనం గురించి చెప్పనక్కర్లేదు, ఇటువంటి భారీ పవర్ ప్లాంట్ల సమస్యను అధిగమించడానికి, | D–T సంలీనంతోనే ఆర్థికంగా లాభదాయకం కాకపోవచ్చు, ఇక D–<sup>3</sup>He సంలీనం గురించి చెప్పనక్కర్లేదు, ఇటువంటి భారీ పవర్ ప్లాంట్ల సమస్యను అధిగమించడానికి, ఇతర రియాక్టర్లు ప్రతిపాదించబడ్డాయి – [[ఫ్యూజర్]], [[పాలీవెల్]], [[ఫోకస్ ఫ్యూజన్]], మరియు మరెన్నో. అయితే వీటిలో చాలా భావనలు నికర శక్తి లాభాన్ని సాధించడంలో ప్రాథమిక సమస్యలను కలిగి ఉన్నాయి మరియు సాధారణంగా థర్మల్ అసమతుల్యతలో సంలీనాన్ని సాధించడానికి ప్రయత్నిస్తాయి, ఇది అసాధ్యమని నిరూపితం కావచ్చు,<ref>Todd Rider. "A general critique of inertial-electrostatic confinement fusion systems".</ref> తత్ఫలితంగా, ఈ సుదూర లక్ష్య కార్యక్రమాలు తక్కువ బడ్జెట్ ఉన్నప్పటికీ నిధులు సేకరించడంలో ఇబ్బందులను ఎదుర్కొంటున్నాయి. "పెద్ద" మరియు "వేడి" సంలీన వ్యవస్థల వలె కాకుండా, ఇటువంటి వ్యవస్థలు పనిచేస్తే, అవి అధిక బారియర్ కలిగిన [[అన్యూట్రానిక్ ఫ్యూజన్|అన్యూట్రానిక్]] ఇంధనాలకు విస్తరించగలవు, కాబట్టి వాటి ప్రతిపాదకులు హీలియం-3 వంటి అన్యదేశ ఇంధనం అవసరం లేని [[అన్యూట్రానిక్ ఫ్యూజన్#Boron|p-B సంలీనాన్ని]] ప్రోత్సహిస్తారు. | ||
== ఇవి కూడా చూడండి == | == ఇవి కూడా చూడండి == | ||
| Line 257: | Line 257: | ||
== బాహ్య లింకులు == | == బాహ్య లింకులు == | ||
* [http://nobelprize.org/physics/laureates/2003/presentation-speech.html 2003 | * [http://nobelprize.org/physics/laureates/2003/presentation-speech.html The Nobel Prize in Physics 2003, presentation speech] [https://web.archive.org/web/20080723225703/http://nobelprize.org/physics/laureates/2003/presentation-speech.html ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ] | ||
* [https://web.archive.org/web/20070712123222/http://www.bbc.co.uk/sn/tvradio/programmes/horizon/broadband/tx/moonsale/ '' | * [https://web.archive.org/web/20070712123222/http://www.bbc.co.uk/sn/tvradio/programmes/horizon/broadband/tx/moonsale/ ''Moon for Sale'': A BBC Horizon documentary on the possibility of lunar mining of Helium-3] | ||
[[Category:హీలియం ఐసోటోపులు|హీలియం-03]] | [[Category:హీలియం ఐసోటోపులు|హీలియం-03]] | ||
| Line 266: | Line 266: | ||
[[Category:MRI కాంట్రాస్ట్ ఏజెంట్లు]] | [[Category:MRI కాంట్రాస్ట్ ఏజెంట్లు]] | ||
[[Category:క్రయోజెనిక్స్]] | [[Category:క్రయోజెనిక్స్]] | ||
[[Category: | [[Category:కూలింగ్ టెక్నాలజీ]] | ||
[[Category:న్యూట్రాన్ పాయిజన్లు]] | [[Category:న్యూట్రాన్ పాయిజన్లు]] | ||
Latest revision as of 10:49, 7 October 2026
| సాధారణ | |
|---|---|
| చిహ్నం | He |
| పేర్లు | హీలియం-3, ట్రాల్ఫియం (ప్రచారంలో లేనిది) |
| ప్రోటాన్లు ( Z ) | 2 |
| న్యూట్రాన్లు ( N ) | 1 |
| కేంద్రక సమాచారం | |
| సహజ లభ్యత | 0.000137% (వాతావరణం) 0.01% (సౌర కుటుంబం) |
| అర్ధ జీవిత కాలం ( t 1/2 ) | స్థిరమైనది |
| ఐసోటోప్ ద్రవ్యరాశి | 3.016029322 Da |
| స్పిన్ | 1/2 ħ |
| మాతృ ఐసోటోపులు | H (ట్రిటియం యొక్క బీటా క్షయం) |
| హీలియం ఐసోటోపులు | కేంద్రకాల పూర్తి పట్టిక |
హీలియం-3 (3He[1][2]) అనేది హీలియం యొక్క తేలికపాటి, స్థిరమైన ఐసోటోప్. దీని కేంద్రకంలో రెండు ప్రోటాన్లు మరియు ఒక న్యూట్రాన్ ఉంటాయి, దీనిని 'హీలియన్' అని పిలుస్తారు. ఇది రెండు ప్రోటాన్లు మరియు రెండు న్యూట్రాన్లు కలిగిన సాధారణ ఐసోటోప్ అయిన హీలియం-4కి భిన్నమైనది. హీలియం-3 మరియు హైడ్రోజన్-1 మాత్రమే న్యూట్రాన్ల కంటే ఎక్కువ ప్రోటాన్లు కలిగిన స్థిరమైన న్యూక్లైడ్లు. ఇది 1939లో కనుగొనబడింది. హీలియం-3 పరమాణువులు fermionic స్వభావాన్ని కలిగి ఉంటాయి మరియు 2.491 mK ఉష్ణోగ్రత వద్ద సూపర్ ఫ్లూయిడ్గా మారుతాయి.
హీలియం-3 ఒక ప్రిమోర్డియల్ న్యూక్లైడ్గా లభిస్తుంది, ఇది మిలియన్ల సంవత్సరాలుగా భూమి యొక్క క్రస్ట్ నుండి దాని వాతావరణంలోకి మరియు అంతరిక్షంలోకి విడుదలవుతోంది. ఇది సహజమైన న్యూక్లియోజెనిక్ మరియు కాస్మోజెనిక్ న్యూక్లైడ్ అని కూడా భావించబడుతుంది, ఇది లిథియంపై సహజ న్యూట్రాన్లు తాకినప్పుడు ఉత్పత్తి అవుతుంది; ఈ న్యూట్రాన్లు స్పాంటేనియస్ ఫిషన్ మరియు కాస్మిక్ రేలతో జరిగే న్యూక్లియర్ రియాక్షన్ల ద్వారా విడుదలవుతాయి. భూ వాతావరణంలో కనుగొనబడిన కొంత భాగం వాతావరణ మరియు నీటి అడుగున జరిగిన అణు పరీక్షల అవశేషం.
హీలియం-3ని ఉపయోగించే న్యూక్లియర్ ఫ్యూజన్ను చాలా కాలంగా భవిష్యత్తుకు కావలసిన శక్తి వనరుగా పరిగణిస్తున్నారు. దీని రెండు పరమాణువుల కలయిక అన్యూట్రానిక్గా ఉంటుంది, అంటే ఇది సాంప్రదాయ ఫ్యూజన్ వలె ప్రమాదకరమైన రేడియేషన్‌ను విడుదల చేయదు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతలు అవసరం లేదు.[3] ఈ ప్రక్రియ అనివార్యంగా ఇతర ప్రతిచర్యలను సృష్టించవచ్చు, ఇవి చుట్టుపక్కల పదార్థాలను రేడియోధార్మికతకు గురిచేయవచ్చు.[4]
హీలియం-3 భూమిపై కంటే చంద్రునిపై ఎక్కువగా ఉంటుందని భావిస్తారు, ఇది బిలియన్ల సంవత్సరాలుగా సౌర గాలి ద్వారా రెగోలిత్ యొక్క పై పొరలో నిక్షిప్తమై ఉంది,[5] అయినప్పటికీ ఇది సౌర కుటుంబంలోని గ్యాస్ జెయింట్స్ కంటే తక్కువ పరిమాణంలోనే ఉంటుంది.[6][7]
చరిత్ర
హీలియం-3 ఉనికిని మొదట 1934లో ఆస్ట్రేలియన్ న్యూక్లియర్ ఫిజిసిస్ట్ మార్క్ ఒలిఫాంట్ ప్రతిపాదించారు, ఆయన కేంబ్రిడ్జ్ విశ్వవిద్యాలయంలోని కావెండిష్ లాబొరేటరీలో పనిచేస్తున్నప్పుడు దీనిని కనుగొన్నారు. ఒలిఫాంట్ వేగవంతమైన డ్యూటరాన్లు డ్యూటెరాన్ లక్ష్యాలను ఢీకొనే ప్రయోగాలను నిర్వహించారు (ఇది న్యూక్లియర్ ఫ్యూజన్ యొక్క మొదటి ప్రదర్శన).[8] హీలియం-3ని వేరు చేయడం 1939లో లూయిస్ అల్వారెజ్ మరియు రాబర్ట్ కార్నోగ్ ద్వారా మొదటిసారిగా సాధించబడింది.[9][10] హీలియం-3ని రేడియోధార్మిక ఐసోటోప్ అని భావించేవారు, అయితే ఇది భూ వాతావరణం మరియు సహజ వాయువు బావుల నుండి సేకరించిన సహజ హీలియం నమూనాలలో (ఇది ఎక్కువగా హీలియం-4) కూడా కనుగొనబడింది.[11]
భౌతిక ధర్మాలు
3.016 Da తక్కువ పరమాణు ద్రవ్యరాశి కారణంగా, హీలియం-3 కొన్ని భౌతిక ధర్మాలను కలిగి ఉంటుంది, ఇవి 4.0026 Da ద్రవ్యరాశి కలిగిన హీలియం-4 కంటే భిన్నంగా ఉంటాయి. హీలియం పరమాణువుల మధ్య బలహీనమైన, ప్రేరేపిత డైపోల్-డైపోల్ ఇంటరాక్షన్ కారణంగా, వాటి సూక్ష్మ భౌతిక ధర్మాలు ప్రధానంగా వాటి జీరో-పాయింట్ ఎనర్జీ ద్వారా నిర్ణయించబడతాయి. అలాగే, హీలియం-3 యొక్క సూక్ష్మ ధర్మాలు హీలియం-4 కంటే ఎక్కువ జీరో-పాయింట్ ఎనర్జీని కలిగి ఉండటానికి కారణమవుతాయి. దీని అర్థం హీలియం-3, హీలియం-4 కంటే తక్కువ ఉష్ణ శక్తితో డైపోల్-డైపోల్ ఇంటరాక్షన్‌లను అధిగమించగలదు.
హీలియం-3 మరియు హీలియం-4పై క్వాంటం మెకానికల్ ప్రభావాలు గణనీయంగా భిన్నంగా ఉంటాయి, ఎందుకంటే రెండు ప్రోటాన్లు, రెండు న్యూట్రాన్లు మరియు రెండు ఎలక్ట్రాన్లతో, హీలియం-4 మొత్తం స్పిన్ సున్నాగా కలిగి ఉంటుంది, ఇది ఒక బోసాన్గా మారుతుంది, కానీ ఒక న్యూట్రాన్ తక్కువగా ఉండటం వల్ల, హీలియం-3 మొత్తం స్పిన్ సగం కలిగి ఉంటుంది, ఇది ఒక ఫెర్మియాన్గా మారుతుంది.
స్వచ్ఛమైన హీలియం-3 3.19 K వద్ద మరిగిపోతుంది, హీలియం-4 4.23 K వద్ద మరిగిపోతుంది, మరియు దాని క్రిటికల్ పాయింట్ కూడా తక్కువగా 3.35 K వద్ద ఉంటుంది, హీలియం-4 5.2 K వద్ద ఉంటుంది. హీలియం-3 దాని మరిగే స్థానం వద్ద హీలియం-4 సాంద్రతలో సగం కంటే తక్కువను కలిగి ఉంటుంది: ఒక వాతావరణ పీడనం వద్ద 59 g/L, హీలియం-4 125 g/L. దీని బాష్పీభవన గుప్త ఉష్ణోగ్రత కూడా చాలా తక్కువగా 0.026 kJ/mol వద్ద ఉంటుంది, హీలియం-4 0.0829 kJ/mol తో పోలిస్తే.[12][13]
సూపర్ ఫ్లూయిడిటీ
హీలియం-3 పరమాణువుల యొక్క ఒక ముఖ్యమైన ధర్మం, ఇది సాధారణ హీలియం-4 నుండి వాటిని వేరు చేస్తుంది, ఏమిటంటే అవి బేసి సంఖ్యలో స్పిన్ 2 కణాలను కలిగి ఉంటాయి, అందువల్ల అవి కాంపోజిట్ ఫెర్మియాన్లు. ఇది క్వాంటైజ్డ్ కోణీయ ద్రవ్యవేగం కోసం అడిషన్ రూల్స్ యొక్క ప్రత్యక్ష ఫలితం. దీనికి విరుద్ధంగా, హీలియం-4 పరమాణువులు బోసాన్లు, ఇవి సరి సంఖ్యలో స్పిన్ 2 కణాలను కలిగి ఉంటాయి. తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద (సుమారు 2.17 K), హీలియం-4 ఒక phase transitionకు లోనవుతుంది: దానిలో కొంత భాగం సూపర్ ఫ్లూయిడ్ ఫేజ్లోకి ప్రవేశిస్తుంది, దీనిని Bose–Einstein condensate రకంగా అర్థం చేసుకోవచ్చు. ఇటువంటి యంత్రాంగం ఫెర్మియోనిక్ హీలియం-3 పరమాణువులకు అందుబాటులో లేదు. హీలియం-3 కూడా చాలా తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద సూపర్ ఫ్లూయిడ్గా మారగలదని చాలామంది ఊహించారు, ఒకవేళ పరమాణువులు BCS theory ఆఫ్ superconductivityలోని Cooper pairల వలె 'జంటలుగా' ఏర్పడితే. ప్రతి కూపర్ జంట, పూర్ణాంక స్పిన్‌ను కలిగి ఉండి, బోసాన్గా పరిగణించబడుతుంది. 1970లలో, డేవిడ్ లీ, డగ్లస్ ఓషెరాఫ్ మరియు రాబర్ట్ కోల్‌మన్ రిచర్డ్‌సన్ మెల్టింగ్ కర్వ్ వెంట రెండు ఫేజ్ ట్రాన్సిషన్లను కనుగొన్నారు, ఇవి త్వరలోనే హీలియం-3 యొక్క రెండు సూపర్ ఫ్లూయిడ్ ఫేజ్‌లుగా గుర్తించబడ్డాయి.[14][15] మెల్టింగ్ కర్వ్ వద్ద 2.491 మిల్లీకెల్విన్ల వద్ద సూపర్ ఫ్లూయిడ్‌కు పరివర్తన జరుగుతుంది. వారి ఆవిష్కరణకు వారికి 1996లో భౌతికశాస్త్రంలో నోబెల్ బహుమతి లభించింది. అలెక్సీ అబ్రికోసోవ్, విటాలీ గిన్జ్‌బర్గ్, మరియు టోనీ లెగెట్ హీలియం-3 యొక్క సూపర్ ఫ్లూయిడ్ ఫేజ్ గురించి అవగాహనను మెరుగుపరచడంలో చేసిన కృషికి 2003లో భౌతికశాస్త్రంలో నోబెల్ బహుమతిని గెలుచుకున్నారు.[16]
సున్నా అయస్కాంత క్షేత్రంలో, 3He యొక్క రెండు విభిన్న సూపర్ ఫ్లూయిడ్ ఫేజ్‌లు ఉన్నాయి, అవి A-ఫేజ్ మరియు B-ఫేజ్. B-ఫేజ్ అనేది తక్కువ ఉష్ణోగ్రత, తక్కువ పీడన ఫేజ్, ఇది ఐసోట్రోపిక్ ఎనర్జీ గ్యాప్‌ను కలిగి ఉంటుంది. A-ఫేజ్ అనేది అధిక ఉష్ణోగ్రత, అధిక పీడన ఫేజ్, ఇది అయస్కాంత క్షేత్రం ద్వారా మరింత స్థిరీకరించబడుతుంది మరియు దాని గ్యాప్‌లో రెండు పాయింట్ నోడ్‌లను కలిగి ఉంటుంది. రెండు ఫేజ్‌ల ఉనికి 3He ఒక అసాధారణ సూపర్ ఫ్లూయిడ్ (సూపర్ కండక్టర్) అని స్పష్టంగా సూచిస్తుంది, ఎందుకంటే రెండు ఫేజ్‌ల ఉనికికి గేజ్ సిమెట్రీ కాకుండా అదనపు సిమెట్రీ విచ్ఛిన్నం కావాలి. వాస్తవానికి, ఇది p-వేవ్ సూపర్ ఫ్లూయిడ్, స్పిన్ ఒకటి, 1=S = 1 ħ, మరియు కోణీయ ద్రవ్యవేగం ఒకటి, 1=L = 1 ħ. గ్రౌండ్ స్టేట్ మొత్తం కోణీయ ద్రవ్యవేగం సున్నాకి అనుగుణంగా ఉంటుంది, 1=J = S + L = 0 (వెక్టర్ అడిషన్). సున్నా కాని మొత్తం కోణీయ ద్రవ్యవేగంతో ఎక్సైటెడ్ స్టేట్స్ సాధ్యమే, J > 0, ఇవి ఎక్సైటెడ్ పెయిర్ కలెక్టివ్ మోడ్స్. ఈ కలెక్టివ్ మోడ్స్ ఇతర అసాధారణ పెయిరింగ్ సిస్టమ్స్ కంటే చాలా ఎక్కువ ఖచ్చితత్వంతో అధ్యయనం చేయబడ్డాయి, ఎందుకంటే సూపర్ ఫ్లూయిడ్ 3He యొక్క అత్యంత స్వచ్ఛత. ఈ స్వచ్ఛతకు కారణం 4He పూర్తిగా ఫేజ్ సెపరేట్ అవ్వడం మరియు ఇతర పదార్థాలన్నీ ఘనీభవించి ద్రవం అడుగుకు చేరుకోవడం, ఇది 3He యొక్క A- మరియు B-ఫేజ్‌లను సాధ్యమైనంత స్వచ్ఛమైన కండెన్స్‌డ్ మ్యాటర్ స్టేట్‌గా మారుస్తుంది.
సహజ లభ్యత
భూసంబంధిత లభ్యత
ప్రధాన వ్యాసం: Isotope geochemistry
3He అనేది భూమి యొక్క మాంటిల్లో ఉన్న ఒక ప్రిమోర్డియల్ పదార్థం, ఇది గ్రహం యొక్క ప్రారంభ నిర్మాణం సమయంలో చిక్కుకుపోయిందని భావిస్తారు. భూమి యొక్క క్రస్ట్ మరియు మాంటిల్లో 3He నుండి 4He నిష్పత్తి సౌర డిస్క్‌లో ఉన్నదాని కంటే తక్కువగా ఉంటుంది (ఉల్క మరియు చంద్ర నమూనాలను ఉపయోగించి అంచనా వేయబడింది), రేడియోధార్మిక క్షయం నుండి 4He ఉత్పత్తి కారణంగా భూసంబంధిత పదార్థాలు సాధారణంగా తక్కువ 3He/4He నిష్పత్తులను కలిగి ఉంటాయి.
3He 4He యొక్క మిలియన్ పరమాణువులకు 300 పరమాణువుల కాస్మోలాజికల్ నిష్పత్తిని కలిగి ఉంది,[17] దీనివల్ల భూమి ఏర్పడినప్పుడు మాంటిల్లో ఈ ప్రిమోర్డియల్ వాయువుల అసలు నిష్పత్తి సుమారు 200–300 ppm ఉంటుందని భావించవచ్చు. భూమి చరిత్రలో, యురేనియం, థోరియం మరియు ఇతర రేడియోధార్మిక ఐసోటోపుల alpha decay ద్వారా గణనీయమైన మొత్తంలో 4He ఉత్పత్తి చేయబడింది, ప్రస్తుతం మాంటిల్లో ఉన్న హీలియంలో సుమారు 7% మాత్రమే ప్రిమోర్డియల్ హీలియం ఉంది,[17] తద్వారా మొత్తం 3He:4He నిష్పత్తిని సుమారు 20 ppmకి తగ్గించింది. వాతావరణ నిష్పత్తి కంటే ఎక్కువ 3He:4He నిష్పత్తులు మాంటిల్ నుండి 3He యొక్క సహకారాన్ని సూచిస్తాయి. క్రస్టల్ వనరులు రేడియోధార్మిక క్షయం ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన 4He ద్వారా ఆధిపత్యం చెలాయిస్తాయి.
సహజ భూ-ఆధారిత వనరులలో హీలియం-3 నుండి హీలియం-4 నిష్పత్తి చాలా మారుతూ ఉంటుంది.[18][19] సౌత్ డకోటాలోని ఎడిసన్ మైన్ నుండి సేకరించిన లిథియం ఖనిజం spodumene నమూనాలలో మిలియన్ భాగాల హీలియం-4కి 12 భాగాల హీలియం-3 ఉన్నట్లు కనుగొనబడింది. ఇతర గనుల నుండి వచ్చిన నమూనాలు మిలియన్ భాగాలకు 2 భాగాలను చూపించాయి.[18]
హీలియం స్వయంగా కొన్ని సహజ వాయువు వనరులలో 7% వరకు ఉంటుంది,[20] మరియు పెద్ద వనరులలో 0.5% కంటే ఎక్కువ ఉంటుంది (0.2% కంటే ఎక్కువ ఉంటే అది వెలికితీతకు అనుకూలంగా ఉంటుంది).[21] అమెరికాలోని సహజ వాయువు నుండి వేరు చేయబడిన హీలియంలో 3He యొక్క భిన్నం బిలియన్‌కు 70 నుండి 242 భాగాల వరకు ఉన్నట్లు కనుగొనబడింది.[22][23] అందువల్ల 2002 నాటి అమెరికా యొక్క 1 బిలియన్ సాధారణ m3 నిల్వలో[21] సుమారు 12 to 43 హీలియం-3 ఉండేది. అమెరికన్ ఫిజిసిస్ట్ రిచర్డ్ గార్విన్ ప్రకారం, సుమారు 26 m3 లేదా దాదాపు 5 kg 3He ప్రతి సంవత్సరం అమెరికన్ సహజ వాయువు ప్రవాహం నుండి వేరు చేయడానికి అందుబాటులో ఉంది. ఒకవేళ 3Heని వేరు చేసే ప్రక్రియలో బల్క్ పరిమాణాలను రవాణా చేయడానికి మరియు నిల్వ చేయడానికి సాధారణంగా ఉపయోగించే ద్రవీకృత హీలియంను ఫీడ్‌స్టాక్‌గా ఉపయోగించగలిగితే, అదనపు శక్తి ఖర్చు NTPకి 34–300 $/l మధ్య ఉంటుంది, మౌలిక సదుపాయాలు మరియు పరికరాల ఖర్చు మినహాయించి.[22] అల్జీరియా యొక్క వార్షిక గ్యాస్ ఉత్పత్తిలో 100 మిలియన్ సాధారణ క్యూబిక్ మీటర్లు ఉంటాయని భావించబడుతుంది[21] మరియు ఇది 3He యొక్క ఇలాంటి భిన్నాన్ని ఊహిస్తే 7–24 m3 హీలియం-3 (సుమారు 1–4 kg) కలిగి ఉంటుంది.
3He భూమి యొక్క వాతావరణంలో కూడా ఉంది. వాతావరణ హీలియంలో 3He యొక్క సహజ లభ్యత 1.37×10^-6 (మిలియన్‌కు 1.37 భాగాలు). భూమి వాతావరణంలో హీలియం యొక్క పాక్షిక పీడనం సుమారు 0.52 Pa, మరియు అందువల్ల హీలియం భూమి వాతావరణంలోని మొత్తం పీడనంలో (101325 Pa) మిలియన్‌కు 5.2 భాగాలను కలిగి ఉంటుంది, మరియు 3He తద్వారా వాతావరణంలో ట్రిలియన్‌కు 7.2 భాగాలను కలిగి ఉంటుంది. భూమి యొక్క వాతావరణం సుమారు 5.14×10^18 kg ద్రవ్యరాశిని కలిగి ఉన్నందున,[24] భూమి వాతావరణంలో 3He యొక్క ద్రవ్యరాశి ఈ సంఖ్యల మరియు హీలియం-3 నుండి గాలికి ఉన్న పరమాణు బరువు నిష్పత్తి (3.016 నుండి 28.95) యొక్క లబ్ధం, ఇది భూమి వాతావరణంలో 3815 tonneల హీలియం-3 ద్రవ్యరాశిని ఇస్తుంది.
3He భూమిపై మూడు వనరుల నుండి ఉత్పత్తి అవుతుంది: లిథియం spallation, cosmic rays, మరియు ట్రిటియం (3H) యొక్క బీటా క్షయం. కాస్మిక్ కిరణాల నుండి వచ్చే సహకారం అత్యంత పాత రెగోలిత్ పదార్థాలు తప్ప మిగిలిన అన్నింటిలోనూ స్వల్పం, మరియు లిథియం స్పాలేషన్ ప్రతిచర్యలు alpha particle ఉద్గారాల ద్వారా 4He ఉత్పత్తి కంటే తక్కువ సహకారాన్ని అందిస్తాయి.
మాంటిల్లో ఉన్న మొత్తం హీలియం-3 పరిమాణం 0.1–1 megatonneల పరిధిలో ఉండవచ్చు. కొంత హీలియం-3 Hawaiian Islands వంటి లోతైన హాట్‌స్పాట్ అగ్నిపర్వతాల ద్వారా పైకి వస్తుంది, కానీ సంవత్సరానికి 300 g మాత్రమే వాతావరణంలోకి విడుదలవుతుంది. Mid-ocean ridgeలు సంవత్సరానికి మరో 3 kg విడుదల చేస్తాయి. సబ్డక్షన్ జోన్ల చుట్టూ, వివిధ వనరులు natural gas నిల్వలలో హీలియం-3ని ఉత్పత్తి చేస్తాయి, ఇవి బహుశా వెయ్యి టన్నుల హీలియం-3ని కలిగి ఉండవచ్చు (అన్ని పురాతన సబ్డక్షన్ జోన్లు అటువంటి నిల్వలను కలిగి ఉంటే 25 వేల టన్నులు ఉండవచ్చు). యునైటెడ్ స్టేట్స్ క్రస్టల్ సహజ వాయువు వనరులు మొత్తం అర టన్ను మాత్రమే కలిగి ఉండవచ్చని విట్టెన్‌బర్గ్ అంచనా వేశారు.[25] సముద్రపు అడుగుభాగంలో ఉన్న interplanetary dust కణాలలో మరో 1200 టన్నులు ఉంటాయని ఆండర్సన్ అంచనా వేసినట్లు విట్టెన్‌బర్గ్ పేర్కొన్నారు.[26] 1994 అధ్యయనంలో, ఈ వనరుల నుండి హీలియం-3ని వెలికితీయడం ఫ్యూజన్ విడుదల చేసే శక్తి కంటే ఎక్కువ శక్తిని వినియోగిస్తుందని తేలింది.[27]
చంద్రుడు
మరింత సమాచారం: Lunar resources#Helium-3, Changesite-(Y), In situ resource utilization#Moon
చంద్రుడు ఉపరితలంపై ఉన్న పదార్థాలు ఎండ తగిలే ప్రాంతాలలో 1.4 నుండి 15 ppb సాంద్రతలలో హీలియం-3ని కలిగి ఉంటాయి,[28][29] మరియు శాశ్వతంగా నీడలో ఉండే ప్రాంతాలలో 50 ppb వరకు సాంద్రతలను కలిగి ఉండవచ్చు.[7] 1986లో గెరాల్డ్ కుల్సిన్స్కీతో ప్రారంభించి, చాలా మంది చంద్రుని అన్వేషణ, చంద్ర రెగోలిత్ మైనింగ్ మరియు హీలియం-3ని ఫ్యూజన్ కోసం ఉపయోగించాలని ప్రతిపాదించారు.[30] హీలియం-3 యొక్క తక్కువ సాంద్రత కారణంగా, ఏదైనా మైనింగ్ పరికరాలు చాలా ఎక్కువ మొత్తంలో రెగోలిత్‌ను ప్రాసెస్ చేయాల్సి ఉంటుంది (ఒక గ్రాము హీలియం-3ని పొందడానికి 150 టన్నుల కంటే ఎక్కువ రెగోలిత్).[31]
భారత అంతరిక్ష పరిశోధనా సంస్థ యొక్క మొదటి చంద్ర పరిశోధన అయిన చంద్రయాన్-1, అక్టోబర్ 22, 2008న ప్రారంభించబడింది, దీని ప్రాథమిక లక్ష్యం హీలియం-3 కలిగిన ఖనిజాల కోసం చంద్రుని ఉపరితలాన్ని మ్యాపింగ్ చేయడం అని కొన్ని వనరులలో నివేదించబడింది.[32] ప్రాజెక్ట్ యొక్క అధికారిక లక్ష్యాల జాబితాలో అటువంటి లక్ష్యం ఏదీ పేర్కొనబడలేదు, అయినప్పటికీ దాని అనేక శాస్త్రీయ పేలోడ్‌లు హీలియం-3 సంబంధిత అనువర్తనాలను కలిగి ఉన్నాయి.[33][34]
చైనీస్ అకాడమీ ఆఫ్ సైన్సెస్కు చెందిన కాస్మోకెమిస్ట్ మరియు geochemist ఔయాంగ్ జియువాన్, ప్రస్తుతం చైనీస్ లూనార్ ఎక్స్‌ప్లోరేషన్ ప్రోగ్రామ్ బాధ్యతలను నిర్వహిస్తున్నారు, ఈ ప్రోగ్రామ్ యొక్క ప్రధాన లక్ష్యాలలో ఒకటి హీలియం-3 మైనింగ్ అని అనేక సందర్భాల్లో పేర్కొన్నారు, దీని ద్వారా "ప్రతి సంవత్సరం, మూడు స్పేస్ షటిల్ మిషన్లు ప్రపంచవ్యాప్తంగా ఉన్న మానవులందరికీ తగినంత ఇంధనాన్ని తీసుకురాగలవు".[35]
జనవరి 2006లో, రష్యన్ అంతరిక్ష సంస్థ RKK ఎనెర్జియా చంద్ర హీలియం-3ని 2020 నాటికి మైనింగ్ చేయగల సంభావ్య ఆర్థిక వనరుగా పరిగణిస్తున్నట్లు ప్రకటించింది,[36] నిధులు లభిస్తే.[37][38]
అందరూ రచయితలు చంద్ర హీలియం-3 వెలికితీత సాధ్యమని లేదా ఫ్యూజన్ కోసం దీనికి డిమాండ్ ఉంటుందని భావించడం లేదు. డ్వేన్ డే, 2015లో The Space Reviewలో రాస్తూ, ఫ్యూజన్‌లో ఉపయోగించడానికి చంద్రుని నుండి హీలియం-3 వెలికితీతను నిరూపితం కాని సాంకేతికత గురించి మాయా ఆలోచనగా అభివర్ణించారు, మరియు భూమిపై ఉత్పత్తితో పోలిస్తే చంద్ర వెలికితీత యొక్క సాధ్యతను ప్రశ్నించారు.[39]
గ్యాస్ జెయింట్స్
హీలియం-3 కోసం గ్యాస్ జెయింట్స్ మైనింగ్ కూడా ప్రతిపాదించబడింది.[40] బ్రిటిష్ ఇంటర్‌ప్లానెటరీ సొసైటీ యొక్క ఊహాజనిత Project Daedalus ఇంటర్‌స్టెల్లార్ ప్రోబ్ డిజైన్, ఉదాహరణకు, బృహస్పతి వాతావరణంలోని హీలియం-3 మైనింగ్ ద్వారా ఇంధనం పొందింది.
సౌర నెబ్యులా (ప్రాథమిక) సమృద్ధి
సౌర నెబ్యులాలో 3He మరియు 4He ల ప్రాథమిక నిష్పత్తికి సంబంధించిన ఒక ప్రారంభ అంచనా, గెలీలియో అట్మాస్ఫియరిక్ ఎంట్రీ ప్రోబ్ యొక్క మాస్ స్పెక్ట్రోమీటర్ ద్వారా కొలవబడిన బృహస్పతి వాతావరణంలోని వాటి నిష్పత్తి. ఈ నిష్పత్తి సుమారు 1:10000,[41] లేదా 4He యొక్క మిలియన్ భాగాలకు 100 భాగాల 3He. ఇది చంద్ర రెగోలిత్ (lunar regolith) లోని ఐసోటోపుల నిష్పత్తికి దాదాపు సమానంగా ఉంటుంది, ఇందులో 28 ppm హీలియం-4 మరియు 2.8 ppb హీలియం-3 ఉంటాయి (ఇది వాస్తవ నమూనా కొలతల యొక్క దిగువ పరిమితిలో ఉంది, ఇవి సుమారు 1.4 నుండి 15 ppb వరకు మారుతుంటాయి). భూమిపై ఈ ఐసోటోపుల నిష్పత్తులు 100 రెట్లు తక్కువగా ఉంటాయి, దీనికి ప్రధాన కారణం బిలియన్ల సంవత్సరాల పాటు యురేనియం, థోరియం మరియు వాటి క్షయ ఉత్పత్తులు (decay products) మరియు అంతరించిపోయిన రేడియోన్యూక్లైడ్లు (extinct radionuclides) నుండి వెలువడే ఆల్ఫా క్షయం (alpha decay) వల్ల మాంటిల్లో హీలియం-4 నిల్వలు పెరగడమే.
మానవ ఉత్పత్తి
ట్రిటియం క్షయం
ఇవి కూడా చూడండి: Tritium నేడు పరిశ్రమలలో ఉపయోగించే దాదాపు అన్ని హీలియం-3, ట్రిటియం యొక్క రేడియోధార్మిక క్షయం ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది, ఎందుకంటే ప్రకృతిలో దీని లభ్యత చాలా తక్కువ మరియు దీని ఖర్చు చాలా ఎక్కువ.
యునైటెడ్ స్టేట్స్‌లో హీలియం-3 ఉత్పత్తి, అమ్మకాలు మరియు పంపిణీని US డిపార్ట్‌మెంట్ ఆఫ్ ఎనర్జీ (DOE) DOE ఐసోటోప్ ప్రోగ్రామ్ నిర్వహిస్తుంది.[42]
ట్రిటియం యొక్క అర్థ జీవిత కాలం (half-life) కోసం అనేక ప్రయోగాత్మక విలువలు ఉన్నప్పటికీ, NIST 4500 ± 8 days (12.32 ± 0.02 years) గా పేర్కొంది.[43] ఇది ఈ క్రింది అణు సమీకరణం ప్రకారం బీటా క్షయం (beta decay) ద్వారా హీలియం-3గా మారుతుంది:
3 → 3 + Electron + Electron Antineutrino
మొత్తం విడుదలైన 18.6 keV శక్తిలో, ఎలక్ట్రాన్ యొక్క గతి శక్తిగా మారే భాగం మారుతూ ఉంటుంది, సగటున 5.7 keV ఉంటుంది, మిగిలిన శక్తిని గుర్తించడం దాదాపు అసాధ్యమైన ఎలక్ట్రాన్ యాంటీన్యూట్రినో తీసుకువెళుతుంది. ట్రిటియం నుండి వెలువడే బీటా కణాలు కేవలం 6.0 mm గాలిని మాత్రమే చొచ్చుకుపోగలవు మరియు అవి మానవ చర్మం యొక్క బయటి పొరను దాటలేవు.[44] ట్రిటియం బీటా క్షయంలో విడుదలయ్యే అసాధారణంగా తక్కువ శక్తి, ప్రయోగశాలలో ఖచ్చితమైన న్యూట్రినో ద్రవ్యరాశి కొలతలకు (ఇటీవలి ప్రయోగం KATRIN) ఈ క్షయాన్ని (రీనియం-187 క్షయంతో పాటు) అనువైనదిగా చేస్తుంది.
ట్రిటియం రేడియేషన్ యొక్క తక్కువ శక్తి కారణంగా, లిక్విడ్ సింటిలేషన్ కౌంటింగ్ ఉపయోగించి తప్ప, ట్రిటియం-లేబుల్డ్ సమ్మేళనాలను గుర్తించడం కష్టం.
ట్రిటియం అనేది హైడ్రోజన్ యొక్క రేడియోధార్మిక ఐసోటోప్ మరియు ఇది సాధారణంగా అణు రియాక్టర్‌లో లిథియం-6ను న్యూట్రాన్లతో తాడనం చేయడం ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది. లిథియం కేంద్రకం ఒక న్యూట్రాన్ను గ్రహించి హీలియం-4 మరియు ట్రిటియంగా విడిపోతుంది. ట్రిటియం 12.3 years అర్థ జీవిత కాలంతో హీలియం-3గా క్షీణిస్తుంది, కాబట్టి ట్రిటియం రేడియోధార్మిక క్షయం చెందే వరకు నిల్వ చేయడం ద్వారా హీలియం-3ని ఉత్పత్తి చేయవచ్చు. ట్రిటియం ఆక్సిజన్‌తో స్థిరమైన సమ్మేళనాన్ని (ట్రిటియేటెడ్ వాటర్) ఏర్పరుస్తుంది, అయితే హీలియం-3 ఏర్పరచదు, కాబట్టి నిల్వ మరియు సేకరణ ప్రక్రియ నిల్వ చేసిన పదార్థం నుండి వెలువడే వాయువును నిరంతర ప్రక్రియ (continuous process) ద్వారా సేకరించవచ్చు.
ట్రిటియం అణు ఆయుధాలలో కీలకమైన భాగం మరియు చారిత్రకపరంగా ఇది ప్రధానంగా ఈ అప్లికేషన్ కోసమే ఉత్పత్తి చేయబడింది మరియు నిల్వ చేయబడింది. ట్రిటియం హీలియం-3గా క్షీణించడం వల్ల ఫ్యూజన్ వార్‌హెడ్ యొక్క పేలుడు శక్తి తగ్గుతుంది, కాబట్టి కాలానుగుణంగా వార్‌హెడ్ రిజర్వాయర్ల నుండి మరియు నిల్వలో ఉన్న ట్రిటియం నుండి పేరుకుపోయిన హీలియం-3ని తొలగించాలి. ఈ ప్రక్రియలో తొలగించబడిన హీలియం-3 ఇతర అప్లికేషన్ల కోసం మార్కెట్ చేయబడుతుంది.
దశాబ్దాలుగా ఇది ప్రపంచంలోని హీలియం-3కి ప్రధాన వనరుగా ఉంది మరియు ఇప్పటికీ అలాగే ఉంది.[45] 1991లో START I ఒప్పందంపై సంతకం చేసినప్పటి నుండి, ఉపయోగం కోసం సిద్ధంగా ఉంచిన అణు వార్‌హెడ్‌ల సంఖ్య తగ్గింది.[46][47] ఇది ఈ వనరు నుండి లభించే హీలియం-3 పరిమాణాన్ని తగ్గించింది. హీలియం-3 నిల్వలు పెరిగిన డిమాండ్ కారణంగా మరింత తగ్గాయి,[22] ప్రధానంగా న్యూట్రాన్ రేడియేషన్ డిటెక్టర్లు మరియు వైద్య రోగనిర్ధారణ విధానాలలో దీని వినియోగం పెరిగింది. హీలియం-3 కోసం US పారిశ్రామిక డిమాండ్ 2008లో సంవత్సరానికి 70,000 లీటర్ల (సుమారు 8 kg) గరిష్ట స్థాయికి చేరుకుంది. వేలం ధర, చారిత్రకపరంగా లీటరుకు సుమారు $100, లీటరుకు $2000 వరకు చేరుకుంది.[48] అప్పటి నుండి, అధిక ఖర్చు మరియు దానిని రీసైకిల్ చేయడానికి మరియు ప్రత్యామ్నాయాలను కనుగొనడానికి DOE చేసిన ప్రయత్నాల కారణంగా హీలియం-3 డిమాండ్ సంవత్సరానికి సుమారు 6000 లీటర్లకు తగ్గింది. $100/L వద్ద 114 g/m3 సాంద్రతను ఊహిస్తే, హీలియం-3 ట్రిటియం కంటే ముప్పై వంతు ఖరీదైనది (సుమారు $880/g vs. సుమారు $30000 ప్రతి గ్రాముకు), అయితే లీటరుకు $2000 వద్ద, హీలియం-3 ట్రిటియం కంటే సగం ఖరీదైనది ($17540/g vs. $30000/g).
DOE ట్రిటియం మరియు హీలియం-3 రెండింటి కొరతను గుర్తించి, 2010లో టెన్నెస్సీ వ్యాలీ అథారిటీ యొక్క వాట్స్ బార్ న్యూక్లియర్ జనరేటింగ్ స్టేషన్ వద్ద లిథియం ఇర్రేడియేషన్ ద్వారా ట్రిటియంను ఉత్పత్తి చేయడం ప్రారంభించింది.[22] ఈ ప్రక్రియలో, సిరామిక్ రూపంలో లిథియంను కలిగి ఉన్న ట్రిటియం-ఉత్పత్తి చేసే బర్నబుల్ అబ్జార్బర్ రాడ్లు (TPBARs) సాధారణ బోరాన్ కంట్రోల్ రాడ్లకు బదులుగా రియాక్టర్‌లోకి చొప్పించబడతాయి.[49] కాలానుగుణంగా TPBARలు భర్తీ చేయబడతాయి మరియు ట్రిటియం సంగ్రహించబడుతుంది.
ప్రస్తుతం కేవలం రెండు వాణిజ్య అణు రియాక్టర్లు (వాట్స్ బార్ న్యూక్లియర్ ప్లాంట్ యూనిట్లు 1 మరియు 2) మాత్రమే ట్రిటియం ఉత్పత్తి కోసం ఉపయోగించబడుతున్నాయి, అయితే అవసరమైతే, దేశంలోని మరిన్ని పవర్ రియాక్టర్లను ఉపయోగించడం ద్వారా ఏదైనా ఊహించదగిన డిమాండ్‌ను తీర్చడానికి ఈ ప్రక్రియను భారీగా పెంచవచ్చు. CANDU అణు రియాక్టర్లలోని హెవీ వాటర్ మోడరేటర్ నుండి కూడా గణనీయమైన పరిమాణంలో ట్రిటియం మరియు హీలియం-3ని సంగ్రహించవచ్చు.[22][50] భారతదేశం మరియు కెనడా, అతిపెద్ద హెవీ వాటర్ రియాక్టర్ ఫ్లీట్ కలిగిన రెండు దేశాలు, మోడరేటర్/కూలెంట్ హెవీ వాటర్ నుండి ట్రిటియంను సంగ్రహిస్తాయని తెలుసు, కానీ ఆ మొత్తాలు ట్రిటియం లేదా హీలియం-3 యొక్క ప్రపంచ డిమాండ్‌ను తీర్చడానికి సరిపోవు.
ట్రిటియం లైట్ వాటర్ రియాక్టర్లలో వివిధ ప్రక్రియలలో అనుకోకుండా ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది (వివరాల కోసం Tritium చూడండి), ఆ వనరుల నుండి సంగ్రహించడం హీలియం-3కి మరొక వనరు కావచ్చు. లా హేగ్ రీప్రాసెసింగ్ ఫెసిలిటీ వద్ద వార్షిక ట్రిటియం ఉద్గారాలను (2018 గణాంకాల ప్రకారం) ప్రాతిపదికగా తీసుకుంటే, విడుదలైన మొత్తాలు (లా హేగ్ వద్ద 31.2 g) 100% రికవరీ సాధించినప్పటికీ, డిమాండ్‌ను తీర్చడానికి సరిపోవు.
ఉపయోగాలు
హీలియం-3 స్పిన్ ఎకో
హీలియం-3ని సర్ఫేస్ డైనమిక్స్ యొక్క స్పిన్ ఎకో ప్రయోగాలు చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు, ఇవి కేంబ్రిడ్జ్‌లోని కావెండిష్ లాబొరేటరీ వద్ద ఉన్న సర్ఫేస్ ఫిజిక్స్ గ్రూప్ మరియు స్వాన్సీ యూనివర్సిటీలోని కెమిస్ట్రీ విభాగంలో జరుగుతున్నాయి.
న్యూట్రాన్ గుర్తింపు
న్యూట్రాన్ గుర్తింపు (neutron detection) కోసం పరికరాలలో హీలియం-3 ఒక ముఖ్యమైన ఐసోటోప్. ఇది థర్మల్ న్యూట్రాన్ కిరణాల కోసం అధిక శోషణ క్రాస్ సెక్షన్‌ను కలిగి ఉంటుంది మరియు న్యూట్రాన్ డిటెక్టర్లలో కన్వర్టర్ గ్యాస్‌గా ఉపయోగించబడుతుంది. న్యూట్రాన్ అణు ప్రతిచర్య ద్వారా
- n + 3He → 3H + 1H + 0.764 MeV
ఛార్జ్ చేయబడిన కణాలుగా ట్రిటియం అయాన్లు (T, 3H) మరియు హైడ్రోజన్ అయాన్లు, లేదా ప్రోటాన్లు (p, 1H) గా మార్చబడతాయి, ఇవి ప్రొపోర్షనల్ కౌంటర్ లేదా గీగర్-ముల్లర్ ట్యూబ్ యొక్క స్టాపింగ్ గ్యాస్‌లో ఛార్జ్ క్లౌడ్‌ను సృష్టించడం ద్వారా గుర్తించబడతాయి.[51]
అంతేకాకుండా, శోషణ ప్రక్రియ బలంగా స్పిన్-ఆధారితమైనది, ఇది స్పిన్-పోలరైజ్డ్ హీలియం-3 వాల్యూమ్ ఒక స్పిన్ కాంపోనెంట్‌తో న్యూట్రాన్లను ప్రసారం చేయడానికి మరియు మరొకటి గ్రహించడానికి అనుమతిస్తుంది. ఈ ప్రభావం న్యూట్రాన్ పోలరైజేషన్ విశ్లేషణలో ఉపయోగించబడుతుంది, ఇది పదార్థం యొక్క అయస్కాంత లక్షణాలను పరిశోధించే సాంకేతికత.[52][53][54][55]
యునైటెడ్ స్టేట్స్ డిపార్ట్‌మెంట్ ఆఫ్ హోమ్‌ల్యాండ్ సెక్యూరిటీ షిప్పింగ్ కంటైనర్లలో స్మగ్లింగ్ చేయబడిన ప్లూటోనియంను వాటి న్యూట్రాన్ ఉద్గారాల ద్వారా గుర్తించడానికి డిటెక్టర్లను మోహరించాలని ఆశించింది, కానీ కోల్డ్ వార్ నుండి అణు ఆయుధాల ఉత్పత్తి తగ్గడం వల్ల హీలియం-3 ప్రపంచవ్యాప్త కొరత దీనిని కొంతవరకు నిరోధించింది.[56] 2012 నాటికి, DHS బోరాన్-10 యొక్క వాణిజ్య సరఫరా దాని న్యూట్రాన్ గుర్తింపు మౌలిక సదుపాయాలను ఆ సాంకేతికతకు మార్చడానికి మద్దతు ఇస్తుందని నిర్ణయించింది.[57]
క్రయోజెనిక్స్
హీలియం-3 రిఫ్రిజిరేటర్లు ప్రయోగాత్మక భౌతికశాస్త్రంలో సుమారు 0.2 కెల్విన్ వరకు ఉష్ణోగ్రతలను పొందడానికి ఉపయోగించే పరికరాలు.[58] హీలియం-4 యొక్క బాష్పీభవన శీతలీకరణ (evaporative cooling) ద్వారా, ఒక 1-K పాట్ హీలియం-3 పాట్ అనే చిన్న పాత్రలో కొంత మొత్తంలో హీలియం-3ని ద్రవీకరిస్తుంది. ద్రవ హీలియం-3 యొక్క తక్కువ పీడనం వద్ద బాష్పీభవన శీతలీకరణ, సాధారణంగా అడ్సోర్ప్షన్ ద్వారా నడపబడుతుంది, ఎందుకంటే దాని అధిక ధర కారణంగా, నష్టాలను నివారించడానికి హీలియం-3 సాధారణంగా క్లోజ్డ్ సిస్టమ్‌లో ఉంటుంది, ఇది హీలియం-3 పాట్‌ను కెల్విన్ యొక్క ఒక భాగం వరకు చల్లబరుస్తుంది.
ఒక డైల్యూషన్ రిఫ్రిజిరేటర్ క్రయోజెనిక్ ఉష్ణోగ్రతలను కెల్విన్ యొక్క కొన్ని వేల వంతుల వరకు చేరుకోవడానికి హీలియం-3 మరియు హీలియం-4 మిశ్రమాన్ని ఉపయోగిస్తుంది.[59] హీలియం-3 సూపర్ కండక్టింగ్ క్వాంటం కంప్యూటింగ్ కోసం ప్రాథమిక శీతలీకరణి.[60]
న్యూక్లియర్ మాగ్నెటిక్ రెసొనెన్స్
హీలియం-3 కేంద్రకాలు 1/2 ħ యొక్క అంతర్గత న్యూక్లియర్ స్పిన్ మరియు సాపేక్షంగా అధిక గైరోమాగ్నెటిక్ రేషియోని కలిగి ఉంటాయి. దీని కారణంగా, హీలియం-3ని గమనించడానికి న్యూక్లియర్ మాగ్నెటిక్ రెసొనెన్స్ (NMR)ని ఉపయోగించడం సాధ్యమవుతుంది. ఈ విశ్లేషణాత్మక సాంకేతికత, సాధారణంగా 3He-NMR అని పిలువబడుతుంది, హీలియం కలిగిన సమ్మేళనాలను గుర్తించడానికి ఉపయోగించవచ్చు. అయితే, హీలియం-4తో పోలిస్తే హీలియం-3 యొక్క తక్కువ లభ్యత దీనికి పరిమితి, హీలియం-4 స్వయంగా NMR-యాక్టివ్ కాదు.
హీలియం-3ని స్పిన్-ఎక్స్ఛేంజ్ ఆప్టికల్ పంపింగ్ వంటి నాన్-ఈక్విలిబ్రియం మార్గాలను ఉపయోగించి హైపర్ పోలరైజ్డ్ చేయవచ్చు.[61] ఈ ప్రక్రియలో, సీల్డ్ గ్లాస్ వెసెల్ లోపల సీసియం లేదా రుబిడియం వంటి క్షార లోహంలోని ఎలక్ట్రాన్లను ఉత్తేజితం చేయడానికి తగిన తరంగదైర్ఘ్యానికి ట్యూన్ చేయబడిన సర్క్యులర్లీ పోలరైజ్డ్ ఇన్‌ఫ్రారెడ్ లేజర్ కాంతి ఉపయోగించబడుతుంది. కోణీయ ద్రవ్యవేగం (angular momentum) ఘర్షణల ద్వారా క్షార లోహ ఎలక్ట్రాన్ల నుండి నోబుల్ గ్యాస్ కేంద్రకాలకు బదిలీ చేయబడుతుంది. సారాంశంలో, ఈ ప్రక్రియ NMR సిగ్నల్‌ను మెరుగుపరచడానికి కేంద్రక స్పిన్‌లను అయస్కాంత క్షేత్రంతో సమలేఖనం చేస్తుంది.
హైపర్ పోలరైజ్డ్ వాయువును 10 atm పీడనం వద్ద 100 గంటల వరకు నిల్వ చేయవచ్చు. పీల్చిన తర్వాత, హైపర్ పోలరైజ్డ్ హీలియం-3 వాయువును కలిగి ఉన్న వాయు మిశ్రమాలను ఊపిరితిత్తుల వెంటిలేషన్ యొక్క శరీర నిర్మాణ మరియు క్రియాత్మక చిత్రాలను రూపొందించడానికి MRI స్కానర్‌తో ఇమేజ్ చేయవచ్చు. ఈ సాంకేతికత ఎయిర్‌వే ట్రీ చిత్రాలను రూపొందించడానికి, వెంటిలేషన్ లేని లోపాలను గుర్తించడానికి, అల్వియోలార్ ఆక్సిజన్ పార్షియల్ ప్రెజర్ను కొలవడానికి మరియు వెంటిలేషన్/పెర్ఫ్యూజన్ రేషియోను కొలవడానికి కూడా సామర్థ్యం కలిగి ఉంటుంది. దీర్ఘకాలిక అబ్స్ట్రక్టివ్ పల్మనరీ డిసీజ్ (COPD), ఎంఫిసెమా, సిస్టిక్ ఫైబ్రోసిస్ మరియు ఆస్తమా వంటి దీర్ఘకాలిక శ్వాసకోశ వ్యాధుల రోగనిర్ధారణ మరియు చికిత్స నిర్వహణకు ఈ సాంకేతికత కీలకం కావచ్చు.[62]
హీలియం పరమాణువు, లేదా రెండు హీలియం పరమాణువులు, ఫుల్లెరీన్ వంటి కేజ్‌లలో ఉంచబడతాయి కాబట్టి, ఈ మూలకం యొక్క NMR స్పెక్ట్రోస్కోపీ దాని చుట్టూ ఉన్న కార్బన్ ఫ్రేమ్‌వర్క్ మార్పులకు సున్నితమైన ప్రోబ్‌గా ఉంటుంది.[63][64] ఫుల్లెరీన్‌లను విశ్లేషించడానికి కార్బన్-13 NMRని ఉపయోగించడం చాలా క్లిష్టమైనది, ఎందుకంటే సరళమైన, అత్యంత సమరూప నిర్మాణాలలో తప్ప మిగిలిన వాటిలో కార్బన్‌ల మధ్య చాలా సూక్ష్మమైన తేడాలు ఉంటాయి.
టోకామాక్ ప్లాస్మా ప్రయోగాల కోసం రేడియో ఎనర్జీ అబ్జార్బర్
MIT యొక్క అల్కేటర్ C-మోడ్ టోకామాక్ మరియు జాయింట్ యూరోపియన్ టోరస్ (JET) రెండూ హైడ్రోజన్ మరియు డ్యూటీరియం అయాన్లను వేడి చేయడానికి రేడియో-ఫ్రీక్వెన్సీ (RF) శక్తి యొక్క శోషణను పెంచడానికి H–D ప్లాస్మాకు కొద్దిగా హీలియం-3ని జోడించి ప్రయోగాలు చేశాయి, దీనిని "త్రీ-అయాన్" ప్రభావం అంటారు.[65][66]
అణు ఇంధనం
ఇవి కూడా చూడండి: Aneutronic fusion, Fusion rocket
| Reactants | Products | Q | n/MeV | |
|---|---|---|---|---|
| First-generation fusion fuels | ^{2}D + ^{2}D | ^{3}He + | 3.268 MeV | 0.306 |
| ^{2}D + ^{2}D | ^{3}T + p | 4.032 MeV | 0 | |
| ^{2}D + ^{3}T | ^{4}He + | 17.571 MeV | 0.057 | |
| Second-generation fusion fuel | ^{2}D + ^{3}He | ^{4}He + p | 18.354 MeV | 0 |
| Net result of 2D burning (sum of first 4 rows) | 6 ^{2}D | 2(^{4}He + n + p) | 43.225 MeV | 0.046 |
| Third-generation fusion fuels | ^{3}He + ^{3}He | ^{4}He + 2 p | 12.86 MeV | 0 |
| ^{11}B + p | 3 ^{4}He | 8.68 MeV | 0 | |
| Current nuclear fuel | ^{235}U + n | 2 FP+ 2.4n | ~200 MeV | 0.0075 |
^{3}He ను 2H + 1p → ^{3}He + γ + 4.98 MeV యొక్క తక్కువ ఉష్ణోగ్రత ఫ్యూజన్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయవచ్చు. ఫ్యూజన్ ఉష్ణోగ్రత హీలియం కేంద్రకాలు ఫ్యూజ్ కావడానికి అవసరమైన దానికంటే తక్కువగా ఉంటే, ప్రతిచర్య అధిక శక్తి గల ఆల్ఫా కణాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇది త్వరగా ఒక ఎలక్ట్రాన్‌ను పొంది స్థిరమైన కాంతి హీలియం అయాన్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, దీనిని ప్రమాదకరమైన న్యూట్రాన్లను ఉత్పత్తి చేయకుండా నేరుగా విద్యుత్ వనరుగా ఉపయోగించవచ్చు.
^{3}He ను ^{2}H + ^{3}He -> ^{4}He + ^{1}p + 18.3 MeV, లేదా ^{3}He + ^{3}He -> ^{4}He + 2 ^{1}p + 12.86 MeV ప్రతిచర్యల ద్వారా ఫ్యూజన్ ప్రతిచర్యలలో ఉపయోగించవచ్చు.
సాంప్రదాయ డ్యూటీరియం + ట్రిటియం ("D–T") ఫ్యూజన్ ప్రక్రియ శక్తివంతమైన న్యూట్రాన్లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇవి రియాక్టర్ భాగాలను యాక్టివేషన్ ప్రొడక్ట్స్తో రేడియోధార్మికతకు గురిచేస్తాయి. హీలియం-3 ఫ్యూజన్ యొక్క ఆకర్షణ దాని ప్రతిచర్య ఉత్పత్తుల యొక్క అన్యూట్రానిక్ స్వభావం నుండి వస్తుంది. హీలియం-3 స్వయంగా రేడియోధార్మికత లేనిది. ఏకైక అధిక-శక్తి ఉప-ఉత్పత్తి, ప్రోటాన్, విద్యుత్ మరియు అయస్కాంత క్షేత్రాల ద్వారా నియంత్రించబడుతుంది. ఈ ప్రోటాన్ యొక్క ద్రవ్యవేగ శక్తి (ఫ్యూజన్ ప్రక్రియలో సృష్టించబడింది) నియంత్రించే విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రంతో సంకర్షణ చెందుతుంది, దీని ఫలితంగా నేరుగా నికర విద్యుత్ ఉత్పత్తి జరుగుతుంది.[72]
అధిక కూలంబ్ బారియర్ కారణంగా, ^{2}H + ^{3}He ఫ్యూజన్ కోసం అవసరమైన ఉష్ణోగ్రతలు సాంప్రదాయ D–T ఫ్యూజన్ కంటే చాలా ఎక్కువగా ఉంటాయి. అంతేకాకుండా, రెండు రియాక్టెంట్లను ఫ్యూజ్ చేయడానికి కలపాలి కాబట్టి, ఒకే రియాక్టెంట్ యొక్క కేంద్రకాల మధ్య ప్రతిచర్యలు జరుగుతాయి, మరియు D–D ప్రతిచర్య (^{2}H + ^{2}H) ఒక న్యూట్రాన్ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. రియాక్షన్ రేట్లు ఉష్ణోగ్రతతో మారుతుంటాయి, కానీ D–^{3}He రియాక్షన్ రేటు D–D రియాక్షన్ రేటు కంటే 3.56 రెట్లు ఎక్కువ కాదు (గ్రాఫ్ చూడండి). అందువల్ల, సరైన ఉష్ణోగ్రత మరియు D-లీన్ ఫ్యూయల్ మిశ్రమం వద్ద D–^{3}He ఇంధనాన్ని ఉపయోగించి ఫ్యూజన్, D–T ఫ్యూజన్ కంటే తక్కువ న్యూట్రాన్ ఫ్లక్స్‌ను ఉత్పత్తి చేయగలదు, కానీ ఇది పూర్తిగా క్లీన్ కాదు, ఇది దాని ప్రధాన ఆకర్షణలో కొంత భాగాన్ని తగ్గిస్తుంది.
రెండవ అవకాశం, ^{3}Heని దానితో అదే ఫ్యూజ్ చేయడం (^{3}He + ^{3}He), దీనికి ఇంకా ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతలు అవసరం (ఎందుకంటే ఇప్పుడు రెండు రియాక్టెంట్లు +2 ఛార్జ్ కలిగి ఉంటాయి), కాబట్టి ఇది D-^{3}He ప్రతిచర్య కంటే చాలా కష్టం. ఇది న్యూట్రాన్లను ఉత్పత్తి చేయని సిద్ధాంతపరమైన ప్రతిచర్యను అందిస్తుంది; ఉత్పత్తి చేయబడిన ఛార్జ్డ్ ప్రోటాన్లను విద్యుత్ మరియు అయస్కాంత క్షేత్రాలలో నియంత్రించవచ్చు, ఇది నేరుగా విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ^{3}He + ^{3}He ఫ్యూజన్ ప్రయోగశాలలో నిరూపించబడినట్లుగా సాధ్యమే మరియు అపారమైన ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది, కానీ వాణిజ్యపరమైన సాధ్యత భవిష్యత్తులో చాలా సంవత్సరాల తర్వాత ఉంటుంది.[73]
సాంప్రదాయ ఇంధనాలకు ప్రత్యామ్నాయంగా అవసరమయ్యే హీలియం-3 పరిమాణం, ప్రస్తుతం అందుబాటులో ఉన్న నిల్వలతో పోలిస్తే చాలా ఎక్కువ. ^{2}D + ^{3}He చర్యలో ఉత్పత్తి అయ్యే మొత్తం శక్తి 18.4 MeV, ఇది మూడు గ్రాముల (ఒక మోల్) ^{3}Heకి సుమారు 493 మెగావాట్-అవర్ల (4.93×108 W·h) శక్తికి సమానం. ఒకవేళ ఈ మొత్తం శక్తిని 100% సామర్థ్యంతో విద్యుత్ శక్తిగా మార్చగలిగితే (ఇది భౌతికంగా అసాధ్యం), అది ఒక మోల్ ^{3}Heకి ఒక గిగావాట్ విద్యుత్ ప్లాంట్ యొక్క 30 నిమిషాల ఉత్పత్తికి సమానమవుతుంది. కాబట్టి, ఒక సంవత్సర ఉత్పత్తికి (ప్రతి గంటకు 6 గ్రాముల చొప్పున) 52.5 కిలోగ్రాముల హీలియం-3 అవసరమవుతుంది. భారీ స్థాయి అనువర్తనాలకు అవసరమైన ఇంధనాన్ని మొత్తం వినియోగం పరంగా కూడా చూడవచ్చు: 2001లో 107 మిలియన్ల అమెరికన్ గృహాల విద్యుత్ వినియోగం[74] మొత్తం 1,140 బిలియన్ kW·h (1.14×10^15 W.h)గా ఉంది. మళ్ళీ 100% మార్పిడి సామర్థ్యాన్ని ఊహించుకుంటే, అమెరికా యొక్క ఆ శక్తి అవసరాల కోసం సంవత్సరానికి 6.7 టన్నుల హీలియం-3 అవసరమవుతుంది, మరింత వాస్తవికమైన ఎండ్-టు-ఎండ్ మార్పిడి సామర్థ్యాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకుంటే సంవత్సరానికి 15 నుండి 20 టన్నులు అవసరమవుతాయి.
నియంత్రిత సంలీన శక్తికి సంబంధించి రెండవ తరం విధానంలో హీలియం-3 మరియు డ్యూటీరియం, ^{2}Dలను కలపడం ఉంటుంది. ఈ చర్య ఒక ఆల్ఫా కణం మరియు అధిక శక్తి కలిగిన ప్రోటాన్ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. విద్యుత్ ఉత్పత్తి మరియు ఇతర అనువర్తనాల కోసం ఈ సంలీన చర్య యొక్క అతి ముఖ్యమైన సంభావ్య ప్రయోజనం ఏమిటంటే, ఇంధన అయాన్లను మరియు సంలీన ప్రోటాన్లను నియంత్రించడానికి స్థిర విద్యుత్ క్షేత్రాలను ఉపయోగించడంతో ఇది అనుకూలతను కలిగి ఉంటుంది. ధనాత్మక ఆవేశం కలిగిన కణాలుగా, అధిక వేగంతో ఉండే ప్రోటాన్ల గతి శక్తిని ఘన-స్థితి మార్పిడి పదార్థాలు మరియు ఇతర పద్ధతుల ద్వారా నేరుగా విద్యుత్గా మార్చవచ్చు. టర్బైన్ ఆధారిత ఎలక్ట్రికల్ జనరేటర్ను నడపడానికి ప్రోటాన్ శక్తిని వేడి రూపంలోకి మార్చాల్సిన అవసరం లేనందున, 70% సంభావ్య మార్పిడి సామర్థ్యాలు సాధ్యం కావచ్చు.
He-3 పవర్ ప్లాంట్లు
హీలియం-3 పవర్ ప్లాంట్ల సామర్థ్యాల గురించి అనేక వాదనలు ఉన్నాయి. ప్రతిపాదకుల అభిప్రాయం ప్రకారం, డ్యూటీరియం మరియు హీలియం-3పై పనిచేసే సంలీన విద్యుత్ కేంద్రాలు తక్కువ సాంకేతిక సంక్లిష్టత, అధిక మార్పిడి సామర్థ్యం, చిన్న పరిమాణం, రేడియోధార్మిక ఇంధనం లేకపోవడం, గాలి లేదా నీటి కాలుష్యం లేకపోవడం మరియు తక్కువ స్థాయి రేడియోధార్మిక వ్యర్థాల తొలగింపు అవసరాల కారణంగా తమ పోటీదారుల కంటే తక్కువ మూలధన మరియు నిర్వహణ వ్యయాలను కలిగి ఉంటాయి. మొదటి హీలియం-3 సంలీన పవర్ ప్లాంట్ను అభివృద్ధి చేయడానికి మరియు నిర్మించడానికి సుమారు $6 బిలియన్ల పెట్టుబడి మూలధనం అవసరమవుతుందని ఇటీవలి అంచనాలు సూచిస్తున్నాయి. నేటి టోకు విద్యుత్ ధరల (కిలోవాట్-అవర్‌కు 5 US సెంట్లు) వద్ద, ఐదు 1-గిగావాట్ ప్లాంట్లు ఆన్‌లైన్‌లోకి వచ్చిన తర్వాత, పాత సాంప్రదాయ ప్లాంట్లను భర్తీ చేయడం లేదా కొత్త డిమాండ్‌ను తీర్చడం ద్వారా ఆర్థికంగా లాభదాయకత (break even) ఏర్పడుతుంది.[75]
వాస్తవం అంత స్పష్టంగా లేదు. ప్రపంచంలోని అత్యంత అధునాతన సంలీన కార్యక్రమాలు ఇనర్షియల్ కన్ఫైన్‌మెంట్ ఫ్యూజన్ (ఉదాహరణకు నేషనల్ ఇగ్నిషన్ ఫెసిలిటీ) మరియు మాగ్నెటిక్ కన్ఫైన్‌మెంట్ ఫ్యూజన్ (ఉదాహరణకు ITER మరియు వెండెల్‌స్టెయిన్ 7-X). మొదటి దాని విషయంలో, విద్యుత్ ఉత్పత్తికి ఎటువంటి స్పష్టమైన రోడ్‌మ్యాప్ లేదు. రెండవ దాని విషయంలో, 2050 ప్రాంతం వరకు వాణిజ్య విద్యుత్ ఉత్పత్తిని ఆశించడం లేదు.[76] రెండింటిలోనూ, చర్చించబడిన సంలీన రకం అత్యంత సరళమైనది: D–T సంలీనం. దీనికి కారణం ఈ చర్య కోసం చాలా తక్కువ కూలంబ్ బారియర్; D+3He కోసం, బారియర్ చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది, మరియు 3He–3He కోసం ఇది ఇంకా ఎక్కువగా ఉంటుంది. ITER మరియు నేషనల్ ఇగ్నిషన్ ఫెసిలిటీ వంటి రియాక్టర్ల భారీ వ్యయం ప్రధానంగా వాటి భారీ పరిమాణం కారణంగా ఉంది, అయినప్పటికీ అధిక ప్లాస్మా ఉష్ణోగ్రతలకు పెంచాలంటే అంతకంటే చాలా పెద్ద రియాక్టర్లు అవసరమవుతాయి. D–3He సంలీనం నుండి వచ్చే 14.7 MeV ప్రోటాన్ మరియు 3.6 MeV ఆల్ఫా కణం, మరియు అధిక మార్పిడి సామర్థ్యం అంటే D–T సంలీనం (17.6 MeV) కంటే కిలోగ్రాముకు ఎక్కువ విద్యుత్ లభిస్తుందని అర్థం, కానీ అది అంత ఎక్కువ కాదు. మరొక ప్రతికూలత ఏమిటంటే, హీలియం-3 సంలీన చర్యల రేట్లు అంత ఎక్కువగా లేవు, దీనివల్ల అదే మొత్తంలో విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేయడానికి మరింత పెద్ద రియాక్టర్ లేదా మరిన్ని రియాక్టర్లు అవసరమవుతాయి.
He-3కి ప్రత్యామ్నాయాలు
D–T సంలీనంతోనే ఆర్థికంగా లాభదాయకం కాకపోవచ్చు, ఇక D–3He సంలీనం గురించి చెప్పనక్కర్లేదు, ఇటువంటి భారీ పవర్ ప్లాంట్ల సమస్యను అధిగమించడానికి, ఇతర రియాక్టర్లు ప్రతిపాదించబడ్డాయి – ఫ్యూజర్, పాలీవెల్, ఫోకస్ ఫ్యూజన్, మరియు మరెన్నో. అయితే వీటిలో చాలా భావనలు నికర శక్తి లాభాన్ని సాధించడంలో ప్రాథమిక సమస్యలను కలిగి ఉన్నాయి మరియు సాధారణంగా థర్మల్ అసమతుల్యతలో సంలీనాన్ని సాధించడానికి ప్రయత్నిస్తాయి, ఇది అసాధ్యమని నిరూపితం కావచ్చు,[77] తత్ఫలితంగా, ఈ సుదూర లక్ష్య కార్యక్రమాలు తక్కువ బడ్జెట్ ఉన్నప్పటికీ నిధులు సేకరించడంలో ఇబ్బందులను ఎదుర్కొంటున్నాయి. "పెద్ద" మరియు "వేడి" సంలీన వ్యవస్థల వలె కాకుండా, ఇటువంటి వ్యవస్థలు పనిచేస్తే, అవి అధిక బారియర్ కలిగిన అన్యూట్రానిక్ ఇంధనాలకు విస్తరించగలవు, కాబట్టి వాటి ప్రతిపాదకులు హీలియం-3 వంటి అన్యదేశ ఇంధనం అవసరం లేని p-B సంలీనాన్ని ప్రోత్సహిస్తారు.
ఇవి కూడా చూడండి
గమనికలు మరియు సూచనలు
- ↑ Galli, D.. (September 2004). "The cosmic saga of 3He".
- ↑ Ley, Willy. (October 1966). The Delayed Discovery. Galaxy Science Fiction. 116–127.
- ↑ Matson, John. (12 Jun 2009). Is MOON's Sci-Fi Vision of Lunar Helium 3 Mining Based in Reality?. Scientific American – News Blog.
- ↑ Close, Frank. (August 2007). Fears Over Factoids. CERN Document Server.
- ↑ (December 2010). Global inventory of Helium-3 in lunar regoliths estimated by a multi-channel microwave radiometer on the Chang-E 1 lunar satellite.
- ↑ Slyuta, E. N.. (March 12–16, 2007). The Estimation of Helium-3 Probable Reserves in Lunar Regolith. 2175.
- ↑ 7.0 7.1 Cocks, F. H.. (2010). "3He in permanently shadowed lunar polar surfaces". Icarus. 206 (2) 778–779. doi:10.1016/j.icarus.2009.12.032.
- ↑ Oliphant, M. L. E.. (1934). "Transmutation Effects Observed with Heavy Hydrogen". Proceedings of the Royal Society A. 144 (853) 692–703. doi:10.1098/rspa.1934.0077.
- ↑ (1939). Helium and Hydrogen of Mass 3. Physical Review. 56 (6) 613. doi:10.1103/PhysRev.56.613.
- ↑ (1987). Discovering Alvarez: selected works of Luis W. Alvarez, with commentary by his students and colleagues. 26–30. University of Chicago Press. ISBN 978-0-226-81304-2.
- ↑ (1981). Lawrence and His Laboratory: Episode: A Productive Error. Newsmagazine Publication.
- ↑ Teragon's Summary of Cryogen Properties ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ Teragon Research, 2005
- ↑ Chase, C. E.. (1973). "Measurements of P-V-T and Critical Indices of He3". Journal of Low Temperature Physics. 11 (5–6) 551. doi:10.1007/BF00654447.
- ↑ Osheroff, D. D.. (1972). "Evidence for a New Phase of Solid He3". Physical Review Letters. 28 (14) 885–888. doi:10.1103/PhysRevLett.28.885.
- ↑ Osheroff, D. D.. (1972). "New Magnetic Phenomena in Liquid He3 below 3 mK". Physical Review Letters. 29 (14) 920–923. doi:10.1103/PhysRevLett.29.920.
- ↑ Leggett, A. J.. (1972). "Interpretation of Recent Results on He3 below 3 mK: A New Liquid Phase?". Physical Review Letters. 29 (18) 1227–1230. doi:10.1103/PhysRevLett.29.1227.
- ↑ 17.0 17.1 Wittenberg 1994
- ↑ 18.0 18.1 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.
- ↑ Holden, Normen E. 1993. Helium Isotopic Abundance Variation in Nature. copy of paper BNL-49331 "Table II. 3He Abundance of Natural Gas ... 3He in ppm ... Aldrich 0.05 – 0.5 ... Sano 0.46 – 22.7", "Table V. ... of Water ... 3He in ppm ... 1.6 – 1.8 East Pacific ... 0.006 – 1.5 Manitoba Chalk River ... 164 Japan Sea" (Aldrich measured Helium from US wells, Sano that of Taiwan gas: (September 1986). "Helium flux in a continental land area estimated from 3He/4He ratio in northern Taiwan". Nature. 323 (6083) 55–57. doi:10.1038/323055a0.)
- ↑ WebElements Periodic Table: Professional Edition: Helium: key information ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ. Webelements.com. Retrieved on 2011-11-08.
- ↑ 21.0 21.1 21.2 Smith, D.M. "any concentration of helium above approximately 0.2 percent is considered worthwhile examining" ... "U.S. government still owns approximately 1 billion nm3 of helium inventory", "Middle East and North Africa ... many very large, helium-rich (up to 0.5 percent) natural gas fields" (Smith uses nm3 to mean "normal cubic metre", elsewhere called "cubic metre at NTP)
- ↑ 22.0 22.1 22.2 22.3 22.4 (22 December 2010). The Helium-3 Shortage: Supply, Demand, and Options for Congress. Congressional Research Service.
- ↑ (1990). "Method and Apparatus for Direct Determination of Helium-3 in Natural Gas and Helium". Bureau of Mines, US Department of the Interior.
- ↑ (2005). "The Mass of the Atmosphere: A Constraint on Global Analyses". Journal of Climate. 18 (6) 864–875. doi:10.1175/JCLI-3299.1.
- ↑ Wittenberg 1994 p. 3, Table 1; p. 9.
- ↑ Wittenberg 1994 Page A-1 citing Anderson 1993, "1200 metric tonne"
- ↑ Wittenberg 1994 Page A-4 "1 kg (3He), pumping power would be 1.13×10^6 MW⋅yr ... fusion power derived ... 19 MW⋅yr"
- ↑ FTI Research Projects :: 3He Lunar Mining ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ. Fti.neep.wisc.edu. Retrieved on 2011-11-08.
- ↑ (2007). The estimation of helium-3 probable reserves in lunar regolith. Lunar and Planetary Science XXXVIII. (1338) 2175.
- ↑ Eric R. Hedman. (January 16, 2006). A fascinating hour with Gerald Kulcinski. The Space Review.
- ↑ I.N. Sviatoslavsky. (November 1993). The challenge of mining He-3 on the lunar surface: how all the parts fit together. Wisconsin Center for Space Automation and Robotics Technical Report WCSAR-TR-AR3-9311-2.
- ↑ (2008-09-19). With He-3 on mind, India gets ready for lunar mission. The Times Of India.
- ↑ Scientific ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ. Isro.org (2008-11-11). Retrieved on 2011-11-08.
- ↑ Luna C/I:: Chandrayaan-1 Payload Feature #2: Sub KeV Atom Reflecting Analyser (SARA) ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ. Luna-ci.blogspot.com (2008-11-12). Retrieved on 2011-11-08.
- ↑ He asked for the moon-and got it ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ. Chinadaily.com.cn (2006-07-26). Retrieved on 2011-11-08.
- ↑ Russian Rocket Builder Aims for Moon Base by 2015, Reports Say. Associated Press (via space.com). 26 January 2006
- ↑ James Oberg. (February 6, 2006). Moonscam: Russians try to sell the Moon for foreign cash.
- ↑ Dwayne A. Day. (March 5, 2007). Death throes and grand delusions. The Space Review.
- ↑ (September 28, 2015). The helium-3 incantation. The Space Review.
- ↑ Bryan Palaszewski. Atmospheric Mining in the Outer Solar System. NASA Technical Memorandum 2006-214122. AIAA–2005–4319. Prepared for the 41st Joint Propulsion Conference and Exhibit cosponsored by AIAA, ASME, SAE, and ASEE, Tucson, Arizona, July 10–13, 2005.
- ↑ (1996). "The Galileo Probe Mass Spectrometer: Composition of Jupiter's Atmosphere". Science. 272 (5263) 846–9. doi:10.1126/science.272.5263.846.
- ↑ (18 October 2018). Isotope Development & Production for Research and Applications (IDPRA). US Department of Energy Office of Science.
- ↑ Lucas, L. L.. (2000). "Comprehensive Review and Critical Evaluation of the Half-Life of Tritium". Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology. 105 (4) 541–549. doi:10.6028/jres.105.043.
- ↑ Nuclide safety data sheet: Hydrogen-3. ehso.emory.edu
- ↑ Savannah River Tritium Enterprise: Fact Sheet.
- ↑ Charmian Schaller Accelerator Production of Tritium – That Could Mean 40 Years of Work. Los Alamos Monitor. March 1, 1998
- ↑ Science for Democratic Action Vol. 5 No. 1 ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ. IEER. Retrieved on 2011-11-08;
- ↑ Physics Projects Deflate for Lack of Helium-3 . Spectrum.ieee.org. Retrieved on 2011-11-08.
- ↑ Tritium Production ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ Nuclear Regulatory Commission, 2005.
- ↑ ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ
- ↑ A Modular Neutron Detector | Summer 2003| Los Alamos National Laboratory ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ. Lanl.gov. Retrieved on 2011-11-08.
- ↑ NCNR Neutron Spin Filters ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ. Ncnr.nist.gov (2004-04-28). Retrieved on 2011-11-08.
- ↑ 3He-spin-filters/ ILL 3He spin filters ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ. Ill.eu (2010-10-22). Retrieved on 2011-11-08.
- ↑ (2000). SANS polarization analysis with nuclear spin-polarized 3He. J. Appl. Crystallogr.. 33 (3) 771–774. doi:10.1107/S0021889800099817.
- ↑ Neutron Spin Filters: Polarized 3He ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ. NIST.gov
- ↑ Wald, Matthew L.. (2009-11-22). Shortage Slows a Program to Detect Nuclear Bombs. The New York Times.
- ↑ Office of Science.
- ↑ Workings of a 3He refrigerator. Harvard X-Ray Group Home Page.
- ↑ (2009-02-07). Dilution Refrigeration. na47sun05.cern.ch.
- ↑ (2026-03-17). A rare earth ‘China solution’ that leaves US defence agency in the cold. South China Morning Post.
- ↑ (2001). "Hyperpolarized 3He Gas Production and MR Imaging of the Lung". Concepts in Magnetic Resonance. 13 (5) 277–293. doi:10.1002/cmr.1014.
- ↑ (2004). "Hyperpolarized Gas Imaging of the Lung". J Thorac Imaging. 19 (4) 250–258. doi:10.1097/01.rti.0000142837.52729.38.
- ↑ (1994). "3He NMR: A Powerful New Tool for Following Fullerene Chemistry". Journal of the American Chemical Society. 116 (8) 3621–3622. doi:10.1021/ja00087a067.
- ↑ Institute of Chemistry, The Hebrew University of Jerusalem. (3He) Helium NMR.
- ↑ (28 August 2017). MIT Achieves Breakthrough in Nuclear Fusion Aug 2017.
- ↑ (19 June 2017). Efficient generation of energetic ions in multi-ion plasmas by radio-frequency heating. Nature Physics. 13 (10) 973–978. doi:10.1038/nphys4167.
- ↑ Inertial Electrostatic Confinement Fusion.
- ↑ Nuclear Fission and Fusion.
- ↑ The Fusion Reaction.
- ↑ John Santarius. (June 2006). A Strategy for D – 3 Development.
- ↑ Nuclear Reactions.
- ↑ John Santarius. (September 28, 2004). Lunar 3 and Fusion Power.
- ↑ Mark Williams. (August 23, 2007). Mining the Moon: Lab experiments suggest that future fusion reactors could use helium-3 gathered from the moon. MIT Technology Review.
- ↑ డేటా: US ఎనర్జీ ఇన్ఫర్మేషన్ అడ్మినిస్ట్రేషన్
- ↑ Paul DiMare. (October 2004). Mining The Moon. Popular Mechanics.
- ↑ ITER & Beyond.
- ↑ Todd Rider. "A general critique of inertial-electrostatic confinement fusion systems".
గ్రంథ పట్టిక
- (26 September 2003). Challenges to the worldwide supply of helium in the next decade. American Institute of Physics Conference Series. 49 119–138. doi:10.1063/1.1774674.
- L.J. Wittenberg. (July 1994). Non-Lunar 3He Resources.
- H.H. Schmitt. (2005). Return to the Moon: Exploration, Enterprise, and Energy in the Human Settlement of Space. Springer. ISBN 978-0-387-24285-9.
- J. Wilks. (1967). "The properties of liquid and solid helium". Oxford University Press.
- E. R. Dobbs. (2000). "Helium three". Oxford University Press.
- G. E. Volovik. (1992). "Exotic properties of superfluid 3He". World Scientific.
- (1990). "Helium three". North-Holland.
- (1960). "Helium three: proceedings of the Second Symposium on Liquid and Solid Helium Three, held at the Ohio State University, August 23--25, 1960". Ohio State University Press.
బాహ్య లింకులు
- The Nobel Prize in Physics 2003, presentation speech ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ
- Moon for Sale: A BBC Horizon documentary on the possibility of lunar mining of Helium-3
మూలం: ఇంగ్లీష్ వికీపీడియాలోని “Helium-3” వ్యాసానికి అనువాదం. మూల వ్యాసం: https://en.wikipedia.org/wiki/Helium-3 ఈ అనువాదం స్వయంచాలకంగా రూపొందించబడింది.
