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  • 氦3严重短缺威胁低温物理研究
    新闻分类:行业资讯   作者:admin    发布于:2015-05-264    文字:【】【】【

    以色列魏茨曼科学研究所的物理学家Moty Heiblum说,已经很难获得氦-3来达到研究需要的超低温;美国的安全项目占有了大约85%的氦-3供应。 量子物理的奇异效应一般是在极底温度条件下出现,而以氦-3为制冷原料的“稀释制冷机”能将小型电子设备的温度冷却到绝对零度的几千分之一,也就是1毫开 氏度,氦-3对低温物理学有着重要意义;与此同时,氦-3还有极为重要的国防价值,以氦-3填充中子探测器被用于材料探测中。然而,据新出版的《科学》杂 志报道,目前氦-3的供应严重短缺,低温物理学界的研究受到威胁。

    氦是一种惰性最强的气态元素,也是唯一在绝对零度时保持液体状态的物质;氦-3则是氦的最轻的同位素。1951年,H.伦敦提出可以用超流氦-4稀 释氦-3的方法制冷的理论;1965年,P.Das等人根据这一理论制成了氦-3/氦-4稀释制冷机,这种制冷机可以长时间地维持毫开氏度的温度,并成为 获得毫开氏温度的重要手段和设备。

    《科学》的文章指出,几年前,当氦-3的需求量急剧上升时,它的供应却出现了萎缩,特别是在2002年,美国国土安全部(DHS)和能源部 (DOE)开始配置数千台以氦-3填充的中子探测器,以帮助预防钚和其他放射性材料走私进入美国。DOE的一项研究显示,从短期来看,氦-3的需求量可能 会达到每年6.5万升,但年度供应量却徘徊在1万升到2万升之间。氦-3的缺乏威胁到几个研究领域,作为美国氦-3的主要供应者,DOE目前只为美国资助 的研究人员提供这种williamhill中国版。

    氦-3也被用于填充大型中子散放装置,比如,在日本东海新建成的日本质子加速器研究园区,在未来6年的时间里,该项目每年需要氦-3的数量将超过 10万升。日本质子加速器研究园区的Masatoshi Arai说,园区的研究人员需要1.6万升氦-3以完成探测器23个光束中的15个,“如果我们不能获得氦-3和探测器……我们就不可能在日本质子加速器 研究园区的核装置中做足够好的实验,我们花了15亿美元来建造这一设施。”   低温物理学家表示,他们每年大约需要2500升到4500升的氦-3,主要是用于填充新的“稀释制冷机”。美国西北大学的物理学家威廉·海尔普林说: “如果我们失去了氦-3供应,那么我们就会被完全牵制。”他指出,量子计算机和纳米科学的研究通常都要求在极低温度下进行。   氦-3在医学成像中也有重要作用。当患者吸入这种williamhill中国版后,研究人员就可通过核磁共振成像仪对其肺部成像。

    《科学》的文章认为,氦-3的供应不太可能在短期内恢复到从前的水平。这种物质在自然界中很稀有,主要来源于核反应堆中产生的氚的放射性衰变。氚是 氢的放射性同位素,纯氚是氢弹的成分,因此,在长达数十年的时间里,美国和苏联都保存有大量的氚,并出售从中而来的氦-3。但是,冷战结束以后,美国和俄 罗斯减少了氚的储存量。在2009年之前,DOE每年供应6万升的氦-3;在2009财政年度,DOE只供应了3.5万升的氦-3。

    DOE估计,俄罗斯每年也只提供几千升的氦-3;加拿大从民用反应堆中积累了氦,如果提纯,一次可提供8万升的氦-3,之后每年可提供几千升。

    为了缓解供应压力,研究人员开始寻找氦-3的替代者,目前已有几种可替代的技术,但没有一个可直接替代氦-3。与此同时,白宫科学和技术政府办公室 的助理主任史蒂文·费特说,由白宫组织的一个跨部门工作小组已经制定了指导氦-3分配的三项基本原则,控制美国氦-3供应的DOE有特权决定哪些地方的氦 -3供应不可替代,并限制其应用于安全问题,在美国已受到有力资助的研究项目也有获得氦-3的优先权。

    这种方法应该能保证科学研究的需求,但却对美国的海外研究人员关上了大门。费特表示:“非美国需求并没有绝对排斥在考虑之中。”然而,DOE通过位 于新泽西州的一家名为Spectra Gases Inc的公司将氦-3引入了市场。在10月6日致需求者的一封电子邮件中,Spectra副总裁说,最近供应的氦-3必须经DOE批准,而且,它只为美国 联邦政府某些特别机构资助的研究项目提供氦-3。

    《科学》的文章认为,即使目前的困境能够得以缓解,氦-3的价格也不可能恢复到传统的每升100至200美元的水平。因此,某些类型的研究可能将变 得更加昂贵。而且,在未来几十年的时间里,氦-3的保存量将被耗尽,问题到底会有多严重呢?美国国家科学院将在不久之后给出报告。

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    点击次数:1206  更新时间:2015-05-26  【打印此页】  【关闭
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