Helyum 3

Helyum 3
Helyum 3Hakkında - Helyum 3 Nedir - Fiziğin Genel Alanları

Helyum 3, Helyum soygazının radyoaktif olmayan daha hafif bir izotopudur Helyum 3 çekirdeğinde (helion) 2 proton 1 nötron bulunur Helyum 4 çekirdeği alfa parçacığı olarak adlandırılır Alfa parçacığında 2 nötron bulunurken, helionda 1 nötron bulunur Helionun ağırlığı 5006 412 14 (86) × 10-27 kg'dır Bu parçacığı bulan bilim adamı Avustralyalı çekirdeksel doğabilimci Mark Oliphant'tır

Dünyada çok az bulunan bu izotop; nükleer araştırmaların sonucunda bulunmuştur Özellikle füzyon (çekirdeksel kaynaşma) araştırmalarında kullanılır Ay yüzeyinde bolca bulunduğu tahmin edilmektedir (Ay yüzeyindeki toprakta bolca bulunmasının sebebi; milyarlarca yıldır ay yüzeyini döven güneş rüzgarları, güneş sistemini oluşturan nebuladan artakalanlar ve meteor çarpmalarıdır) Helyum 4 ün bulunma oranı ile karşılaştırıldığında çok az miktarda Helyum 3 güneş sisteminde bulunur (He4: 28ppm He3: 0,01ppm)
Çekirdek birleşmesi tepkimesi

Helyum 3 izotopu nötron ışımayan füzyon reaksiyonuna girer Diğerleri gibi görülse de, bu reaksiyon en güvenilir enerji reaksiyonudur

D + 3He → 4He (37 MeV) + p (147 MeV)

Bu reaksiyonda Helyum 3 ün reaksiyona girme isteği, reaksiyon ürünlerinden gelir Bu reaksiyon için reaktörde hızlandırılmış nötronlar kullanılımalıdır, bombardıman edilmelidir Enerji üretimi için en çok tavsiye edilen bu yöntem ile ısı elde edilir Helyum 3 ü reaktörde kullanılan diğer yakıtlarla kıyaslarsak, bu izotop radyoaktif değildir Açığa yalnızca yüksek enerjili proton çıkar bu proton bile eletrik ve manyetik alanlarda direkt elektrik üretimine katılabilir

Lakin, bu reaksiyonun oluşması için ilk önce geleneksel yollarla reaksiyon başlatılmalıdır Çünkü reaksiyon ısısına ancak bu yolla ulaşılabilir D+Trityum füzyonundan daha fazla ısı gerektirir Geleneksel yöntemler açığa nötron çıkarırlar Bu nedenledir ki, bu işlem tam anlamıyla temiz değildir

Yakıt olarak kullanılacak ve geleneksel yöntemlerin yerini alacak olan helyum He-3 miktarı azımsanmamalıdır 1 mol he-3 ten üretilen enerji miktarı (takribi 3 gram) 493 MWh (493e8 Wh)'tir Hatta bu enerjinin 100% ü elektrik enerjisine çevirilebilir Çıkan enerji 1000 megawatt saatlik bir santralin 30 dakikalık üretimine denk gelir Bir yıllık üretimi göz önüne alırsak 1000 kilowatt saatlik bir santral yaklaşık 175 kilo gram Helyum-3 e ihtiyaç duyar Bunu elektriğin evlere taşınmasında oluşan %30 kaçağıda hesaplayarak koyarsak, tahmini miktar 1/3-2/3 oranında artacaktır

Geniş ölçekte ihtiyaç duyulan yakıt miktarı toplam tüketim miktarları ortaya konularak şu şekil verilebilir; ABD Enerji Bilgi Yönetimi rakamlarına göre " ABD'de 107 milyon evde 2001 senesine göre 1,140 milyar kWh elektrik tüketimi vardır He-3 100% verimle çalıştığını ortaya koyarak hesaplarsak, bu büyüklükteki bir ülkenin ihtiyacını karşılamak için 6,7 ton He-3 e gerek vardır Daha gerçekçi (kayıplarla birlikte) hesaplara göre ise 15-20 ton He-3 e ihtiyaç vardır