我們未來(lái)的能源

　　月球傳來(lái)希望

　　隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源消耗的迅速增加，煤炭、石油和天然氣等傳統(tǒng)的化石能源面臨著枯竭的危險(xiǎn)，據(jù)專(zhuān)家們預(yù)測(cè)，傳統(tǒng)化石燃料至多能維持到本世紀(jì)中期。

　　人類(lèi)早就千方百計(jì)地從太陽(yáng)能、水能、風(fēng)能、生物能中尋找新的替代能源。這些能源都很重要，但專(zhuān)家們認(rèn)為，它們都有自身的局限性。太陽(yáng)能的能流密度太低，隨晝夜、晴雨、季節(jié)的變化很大，難以成為大規(guī)模的工業(yè)能源，只能滿(mǎn)足家庭以及一些特殊需要；水能增長(zhǎng)的速度跟不上能耗增長(zhǎng)速度，并對(duì)生態(tài)、生物鏈產(chǎn)生難以估量的影響；風(fēng)能、地?zé)崮�、潮汐能的資源和利用也各有局限，在未來(lái)的能源開(kāi)發(fā)中作用不大；生物能倒是一種可以大規(guī)模使用的再生能源，但再生速度也難以趕不能源消耗增長(zhǎng)的需要。

　　于是，人們把目光轉(zhuǎn)向了核能，首先寄希望于以原子彈所用的裂變物質(zhì)鈾-235或钚-239進(jìn)行裂變發(fā)電。許多發(fā)達(dá)國(guó)家的核電發(fā)展十分迅速，法國(guó)的核電能源都占了全部能源的百分之七十多。我國(guó)核電發(fā)展時(shí)間不長(zhǎng)，核電運(yùn)行機(jī)組裝機(jī)容量只占全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量的1.59%，累計(jì)發(fā)電量只占總發(fā)電量的2.3%，國(guó)家規(guī)劃要加大發(fā)展力度，在今后XX年間至少每年要批準(zhǔn)建設(shè)一座大型核電站。但是，用作核裂變發(fā)電的燃料畢竟有限，核污染和核安全雖可以做到有效控制，但總是讓人心里不踏實(shí)。上世紀(jì)80年代前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站事故發(fā)生后，就使不少發(fā)達(dá)國(guó)家核電事業(yè)的發(fā)展停滯了相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間，直到近幾年才有所緩解。

　　目前，人們正在致力于研究開(kāi)發(fā)可控核聚變發(fā)電，其中一個(gè)世界性的項(xiàng)目就是“國(guó)際熱核反應(yīng)堆”，歐盟和中國(guó)、美國(guó)、日本、韓國(guó)、俄羅斯、印度等國(guó)都先后陸續(xù)參與，已經(jīng)過(guò)20多年的努力，現(xiàn)正進(jìn)入艱巨的攻堅(jiān)階段。人們對(duì)此寄于巨大希望，將它比作“人造太陽(yáng)”，稱(chēng)之為“21世紀(jì)的人傳給后代的紀(jì)念碑”，并力爭(zhēng)在30年到50年之間投入商業(yè)化應(yīng)用。

　　以這種方式發(fā)電目前主要考慮利用從海水中提煉出來(lái)的氘和氚作燃料，這種燃料當(dāng)然十分充足，可以取之不盡，用之不竭。但是，氚本身具有放射性，在氚核反應(yīng)過(guò)程中，伴隨核聚變能的產(chǎn)生而產(chǎn)生大量的高能中子，這對(duì)核反應(yīng)裝置產(chǎn)生嚴(yán)重的放射性損害，解決這一難題十分困難，因而影響了這一研究開(kāi)發(fā)的進(jìn)展速度，最好的燃料是氦-3，而地球上的氦-3極為稀缺，估算總量只有幾噸到十幾噸。

　　正當(dāng)人們進(jìn)行艱苦探索之際，從月球巖土樣品的研究中傳來(lái)喜訊：這些巖土中含有大量的氦-3。

　　氦-3成為至寶

　　氦-3是氦的同位素，含有兩個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子。與氚相比，它是一種清潔、高效、安全的核聚變發(fā)電的燃料。它聚變反應(yīng)的能量大；聚變反應(yīng)時(shí)主要產(chǎn)生高能質(zhì)子，不會(huì)形成強(qiáng)大的中子輻射，對(duì)環(huán)境保護(hù)更為有利；它本身不僅沒(méi)有放射性，而且反應(yīng)過(guò)程中無(wú)緩發(fā)中子，無(wú)裂變物質(zhì)，衰變余熱小，維修和部件更換更容易，更易于控制，因此受到國(guó)際核聚變界的廣泛重視。

　　月球上的氦-3來(lái)自太陽(yáng)風(fēng)。太陽(yáng)風(fēng)由90%的質(zhì)子（氫核）、7%的高能粒子（氦核）和少量其他元素的原子核組成，氦-3正是太陽(yáng)風(fēng)中的高能粒子。月球上沒(méi)有磁場(chǎng)的干擾和大氣層的阻隔，太陽(yáng)風(fēng)粒子流能直達(dá)月球表面，被月球上的巖土所“吸附”。月球形成已經(jīng)40多億年，由于流星和微流星的頻繁撞擊，月球上的巖土不斷翻騰、濺射，在縱向和橫向上充分混合，“吸附”了氦-3的巖土也越來(lái)越厚。在月海地區(qū)至少有9到10米厚，在月陸地區(qū)也有4到5米厚。

　　月球的直徑有3476公里，表面積有3800萬(wàn)平方公里，雖然只有地球表面積的十四分之一，大約相當(dāng)于中國(guó)陸地的四倍，但月球被專(zhuān)家們稱(chēng)為“太陽(yáng)風(fēng)粒子收集器”。據(jù)測(cè)算，月球上的氦-3儲(chǔ)量大約有100萬(wàn)噸到500萬(wàn)噸，甚至有人估算有5億噸。在地球上的大氣和天然氣中也有少量的氦-3，在核反應(yīng)中也會(huì)產(chǎn)生氦-3，但整個(gè)地球上的儲(chǔ)量與月球上的儲(chǔ)量不可同日而語(yǔ)，所以它對(duì)地球人類(lèi)充滿(mǎn)了誘惑力。

　　據(jù)專(zhuān)家們測(cè)算，如果在10―15平方公里范圍內(nèi)挖掘并加工深度為3米的月球巖土，就可以提取約1噸的氦-3，足以保證一個(gè)功率1000萬(wàn)千瓦的發(fā)電機(jī)組工作1年。每燃燒1公斤氦-3就可產(chǎn)生19兆瓦的能量，足夠供莫斯科市照明用6年多。用美國(guó)的航天飛機(jī)往返運(yùn)輸，一次可運(yùn)回20噸液化氦-3，可供美國(guó)一年的電力。我國(guó)每年大約只需要10噸氦-3，就可以滿(mǎn)足全年能源的需要。按照全球目前的能源需求水平，一年有100噸氦-3就能滿(mǎn)足全世界的消耗，這些氦-3一年用航天飛機(jī)運(yùn)輸三五次就夠了。按照這樣的推算，月球上的氦-3可以供地球用上幾千年甚至上萬(wàn)年。

　　專(zhuān)家們對(duì)在月球上采掘加工氦-3并運(yùn)回地球發(fā)電進(jìn)行了成本對(duì)比分析，得出的結(jié)論是在經(jīng)濟(jì)上完全劃算，因?yàn)樵诎l(fā)電量相同的情況下，使用月球上的氦-3，其花費(fèi)只是目前核電站發(fā)電成本的10%。如果以目前的石油價(jià)格為標(biāo)準(zhǔn)，每噸氦-3價(jià)值高達(dá)40億到100億美元，這真是月球上的無(wú)價(jià)之寶。