天使的咖啡屋

最近發佈於《自然·地球科學》（Nature Geoscience）的一篇論文說明，大氣中的氦3（氦的同位素），可能比想像高（新聞連結）。因此就很多人以為，能成為新能源、甚至台灣缺電的救星。但實際上原論文講得並不是氦3含量高這回事，是故本篇回應

這篇新聞蠻多地方寫有點問題的，居然可以快推爆，還在那邊「我想得也一樣」 因此來貢獻一些自己知識

懶得看的可以直接跳結論

1.這篇論文是採集大氣中，研究He-4在大氣層中的含量，發現He-4含量  的確在上升（39+-3 billion mol per year）。  推測可能是由於石油燃燒有關。

  因為石油燃燒過程會產生He，而可能就造成He4含量上升

2.以此為前提、去看過往研究，發現He-3和He-4比例可能是相等的。因此推測He-3在大氣中的含量比原本想像還豐富。  結論其實是：認為前評估同位素方法可能還要修正。

  並沒有直接說He-3含量就是比較豐富，這沒科學證據證明

3.文中提到「氦-3」是核融合最理想的燃料，這句話其實不怎正確。
  也是我回這一篇的主因

  目前主流的核融合方式為

  氘＋氚→氦＋中子
  D-T -> 4He + n

  這過程會產生中子，但其實也沒啥大礙，甚至能助長氚增植。  很多材料都能吸收中子，核分裂必產生中子，早就有一堆材料被開發出來吸收中子。

  只是這個吸收中子會污染很多材料，但輻射量很低就是。

  然而考慮目前技術，融合氘跟氚還是最省成本的、反應溫度最低，產生的中子也絕對可控。因此還是目前核融合研究的最主流。

4.另外還有一組核融合反應值得注意
  氘 + 氘 -> 氦 + 中子
  D-D -> T + p -> 3He + n

  這一組反應之所以受歡迎原因是，氚則數量很稀少，成本很高。無法直接當永續能源，但是海水中提煉出氘成本非常低 、且藏量豐富。

  因此即便原本那篇研究，能證明大氣中的He-3含量豐富，也是不如這一組厲害，因為氘才是真的更加普遍的資源。而且從海水提煉、跟從大氣提煉，難度不是一個等級的。

  但看似應該更低成本的核融合反應，當然還是有代價，用氘+氘，產生反應，比起氘+氚，需要  更高的溫度（30倍能量密封性），且產生的能量也比氘+氚少68倍

5.最後就是這一篇提到的He-3

  反應式為：
  氘 + 氦3 -> 氦4 + 質子
  D + 3 He -> 4 He + p

  由於質子有電磁性，可以在電磁場內簡單控制，所以新聞才聲稱看起來是個「最理想核融合資源」

  但等等，這一組核融合的所需的反應溫度更高了！而且產生能量也更低。真要說中子危害的話，其實你要注意這反應式裡面有氘的參與，這個反應溫度，仍然會使氘發生上一點說的核融合反應進而產生中子，只是「理論上會更少」，但簡直可以說就是個實驗室內自high用的。

由上述可得幾個結論：

a.原報導中的論文，其實沒有證明大氣中的氦-3濃度更高。

b.即使能證明氦-3濃度更高，提煉成本還是遠遠不如從大海中提煉氘。

c.即便真的能提煉出氦-3，反應溫度比主流的「氘+氚」高超多檔次且產生能量更少，因此別說商轉研究，目前連出實驗室都難。