헬륨 3에는 양성자와 중성자가 몇 개 있나요?

헬륨 3은 양성자 2개와 중성자 1개로 구성되어 있습니다.

1. 기본 설명

헬륨3은 헬륨의 동위원소 중 하나로 원소기호는 3He이다. 원자핵은 양성자 2개와 중성자 1개로 구성됩니다. 안정 동위원소이다. 상대적 풍부도는 0.000137%입니다. 달 표면의 레골리스(regolith)에는 헬륨-3가 풍부합니다.

헬륨-3을 사용하는 열핵 반응기에는 중성자가 없기 때문에(헬륨-3과 중수소 사이의 열핵 반응은 비방사성 양성자만 생성함), 헬륨-3을 다음과 같이 사용할 경우 방사선이 생성되지 않습니다. 에너지원은 환경에 해를 끼치지 않습니다. 그러나 헬륨-3는 지구상에 매장량이 부족해 에너지원으로 대량으로 활용하기는 어렵다.

다행히 달 탐사 결과에 따르면 달의 헬륨-3 함량은 100만톤 이상으로 추정된다. 헬륨-3 100톤이면 전 세계에 1년 동안 에너지를 공급할 수 있습니다.

2. 과학 연구:

헬륨 3은 저온 물리학 및 양자 역학 분야에서 중요한 역할을 합니다. 특별한 특성으로 인해 헬륨 3은 성간 물질과 우주의 초전도 특성을 시뮬레이션하는 데 사용할 수 있습니다. 과학자들은 헬륨 3을 사용하여 저온에서의 양자 거동 및 상전이를 연구함으로써 자연의 미세한 입자의 거동을 더 잘 이해하는 데 도움을 줍니다.

헬륨3의 분리방법

1. 기체확산법

상업적으로 개발된 최초의 농축법이다. 이 과정은 서로 다른 질량의 동위원소가 기체 상태로 변환될 때 이동하는 속도의 차이에 의존합니다. 각 가스 확산 단계에서 고압 가스가 캐스케이드에 순차적으로 설치된 다공성 니켈 멤브레인을 통과하면 가벼운 분자 가스가 다공성 멤브레인 벽을 더 빨리 통과합니다.

이 펌핑 과정은 많은 전력을 소비합니다. 멤브레인 튜브를 통과한 가스는 다음 단계로 펌핑되고, 멤브레인 튜브에 남아 있는 가스는 하위 단계로 돌아가 재순환됩니다. 각 레벨에서 농도 비율은 약간만 증가합니다. 우라늄-235를 원자로급 수준으로 농축하려면 1,000 이상의 수준이 필요합니다.

2. 가스 원심분리 방법

이러한 유형의 공정에서 가스는 일련의 고속 회전 실린더 또는 원심분리기를 통해 압축됩니다. 동위원소 무거운 분자 가스는 가벼운 분자 가스보다 실린더 벽 근처에서 농축될 가능성이 더 높습니다. 축 근처에 농축된 가스는 제거되어 추가 분리를 위해 다른 원심분리기로 보내집니다.

가스가 일련의 원심분리기를 통과하면서 동위원소 분자가 점차 농축됩니다. 가스 원심분리 방식은 가스 확산 방식에 비해 훨씬 적은 전기 에너지를 필요로 하므로 대부분의 신규 농축 시설에서는 이 방식을 채택하고 있습니다.