
最近,网络上有篇题为《核电将毁灭中国》的文章流传颇广,有关核电的讨论被推向高峰,引发人们对未来能源困局的思考。暂且抛开该文耸人听闻的描述,极具视觉冲击的配图,和 “请有孩子的人转发”这种病毒式的传播手法,小辐对于该作者给出的回归农耕社会的“良心建议”是不敢苟同的。尽管明天总会遇到问题,但情愿活在昨天绝对只是逃避问题。只要人类探索的脚步从未停止,解决问题的可能性一直存在,利用月球上的氦-3也许就是其中一种。
邓肯·琼斯(你或许看过他导演的《源代码》)执导的科幻电影《月球》讲的是一家名为“月球巨人”的公司在月球上建立了氦-3采集基地,采集员常驻月球采集氦-3,定期把资源送回地球。(图为电影剧照)
听起来是不是不太现实,但根据我国“嫦娥一号”的探测,作为可控核聚变发电(不会产生辐射)的燃料氦-3,月球上的储量至少有100万吨,转化成核能后足够地球维持人类社会持续使用近万年。

(科幻电影《月球》)
太阳喷射出来的高速粒子流携带有大量的氦-3粒子,这是氦-3的重要来源。当太阳风吹向地球时,由于地球外围的磁层、电离层、大气层和地球磁场的影响,氦-3无法完全进入地球表面,只有极少量氦-3进入地球土壤,其余大部分散发到太空中;而月球上几乎没有磁层、电离层、大气层和内部磁场的影响,太阳风直接吹到月球表面被月面月壤中的颗粒吸附,日积月累,氦-3的含量越积越多,从而成为月壤重要的组成部分。
根据目前探测,地球土壤中的氦-3存量只有15吨左右。我国“嫦娥一号”设定的科学目标中,明确了探测月壤特性,研究月壤的厚度及分布,估算氦-3的资源分布及资源量。
利用微波探测仪,“嫦娥一号”出色地完成了氦-3信息采集。微波的穿透力很强,可以深入数米至十多米深的月壤,立体地记录各个位置及深度的亮度温度资料。根据“嫦娥一号”微波辐射计对全月球表面探测的月壤各种特性的原始数据,计算出全月球表面白昼与黑夜的亮度温度分布,就能估算出全月球月壤层厚度的分布,从而再估算氦-3的资源量与分布。
探测仪发现了月壤中有200个深层微波黑点。这些黑点晚间温度为﹣150℃,比周边低10℃以上,而日间温度却比周边高,温差极大。“黑点”的大温差特性与金属钛吻合,月球上氦-3常与钛元素同在,由此推测,这200多个黑点周围可能有更多的氦-3。另外,由于“黑点”主要分布在月壤表层向下10米左右的地方,科学家们断定,氦-3主要存在于10米深左右的月壤中。
根据月壤标本分析得出的氦-3含量以及微波探测仪显示的10米以下的月壤厚度,最终,科学家推算出,氦-3在月球土壤中是一种稀有气体,储量高达100万吨。
不要小看这100万吨氦-3,根据测算,若可控核聚变发电得以实现,中国一年发电总量只需要8吨氦-3;美国一年所需要的电量,也只要消耗25吨氦-3。以此推算,全世界一年大约100吨氦-3就够了。
氦-3还是世界上最安全、最清洁、最高效的能源。我们都知道,核反应有两种:裂变和聚变。目前核电厂一般采用核裂变发电,铀等放射性元素会产生核废料,在反应炉中发生不稳定变化,还可能会带来一定的安全隐患。

使用氦-3的热核反应堆中没有中子(氦-3与氘进行热核反应只会产生没有放射性的质子),故使用氦-3作为能源时不仅不会产生辐射,有利于安全防护和控制,而且能减少对环境带来的危害。这种在地球上很难得到的特别清洁、安全和高效的核聚变发电燃料,被科学家们誉为未来的“完美能源”。

月球上氦-3含量丰富,但是月球上的氦-3真的可以为我们所用吗,氦-3的提取是一个极其复杂的过程。人们首先需要将月球土壤加热到700摄氏度以上,才可以从中提取到氦-3。何况开发、运送月球上的能源也有很多难题需要解决,比如,要实现月球和地球之间的人、货运输,首先要有足够大推力的运载火箭。另外,要在没有大气包裹的月球表面着陆,主要只能靠反推火箭来缓冲,如何保障安全是一大难题。

如果氦-3提取成功后,又如何利用呢,这同样是一个技术难题。目前,科学家们忙着提出了各种技术流程和解决方案,以便将月球上的氦-3提取、收集和运回地球。氦-3将是人类下一个重要的可控核聚变发电的能量原料,它可以满足人类社会长达上万年的能量需求。

