Helium-3
헬륨-3(Helium-3, ³He)는 헬륨의 동위원소 중 하나로, 원자핵이 양성자 2개, 중성자 1개로 구성된 가벼운 핵종입니다. 몇 가지 핵심 포인트를 정리해드리겠습니다:
1. 기본 성질
• 안정 동위원소 (방사능 없음).
지구에서는 매우 희귀하지만, 달의 토양(regolith) 및 가스 행성 대기(목성, 토성 등)에 비교적 풍부하다고 알려져 있음.
극저온 물리학에서 초유체 헬륨 연구나 중성자 탐지기 등에 사용.
2. 에너지 자원으로서의 잠재력
• 핵융합 연료 후보:
D-T(중수소-삼중수소) 융합은 방사능 문제(중성자 발생)가 있지만,
D-³He 융합은 거의 중성자를 방출하지 않는 “청정 핵융합” 반응을 일으킴:
반응식: ²H + ³He ⁴He + p (고에너지 양성자)
따라서 핵폐기물 발생이 적고, 방사선 차폐 부담이 줄어듦.
• 문제는 지구상에서의 희소성:
• 대기 중에는 극미량만 존재.
달 표토 1톤에서 약 10~20ppm(수십 mg 수준) 존재한다고 추정.
3. 헬륨-3 확보 논의
• 달 탐사와 채굴이 주된 관심사:
1970~80년대 구소련의 루나 탐사선 샘플 분석에서 ³He가 확인됨.
중국, 미국, 러시아 모두 **“달 헬륨-3 채굴 핵융합 발전”**을 국가적 전략 의제로 검토한 바 있음.
• 경제성 문제:
실제로 달에서 ³He를 채굴해 지구로 가져오는 비용이 엄청나며,
현재의 핵융합 기술은 아직 상용화 단계가 아님.
4. 응용 분야
중성자 검출기: 원자로, 보안 검색 장비 등에서 사용.
의학 영상: MRI 대체·보완 연구에서 사용 가능.
저온물리학: ³He/⁴He 혼합 냉동기에서 절대영도 근처(밀리켈빈 온도)까지 냉각 가능.
헬륨-3는 **“달 자원 채굴과 청정 핵융합
#Helium_3
