氘为氢的一种稳定形态同位素,也被称为重氢,元素符号一般为D或2H。它的原子核由一颗质子和一颗中子组成。在大自然的含量约为一般氢的7000分之一,用于热核反应。被称为“未来的天然燃料”。
氘对生命体的生存发展和繁衍是有害的。氘置换氢原子可以在DNA的螺旋结构中产生附加应力,造成双螺旋的相移、断裂、替换,使脱氧核糖核酸排列混乱,甚至重新合成,出现突变。生命机体对氘没有任何抵御能力,一旦进入生命体后很难代谢出去,在体内有累加作用,所以高含量的氘对人体的遗传、代谢和酶系等有不良影响。氘的含量越高,对生命体的毒害就越大,因此包括人在内的各种动植物生命体始终都在受到不同程度的氘中毒, 只不过它们现在对于自然中的150ppm比值的含氘量已经产生了适应性。 氘对生命体的作用,最直接的是通过水完成的。在水中不论氘的含量多少对生命体都是有毒的。如果自然水中D/H 超过了正常值150ppm时,对生命体的毒害就更大了。饮用水中的氘浓度越低,氘对人体所产生的有害影响就越小。 水中含氘量的多少对生命体进退存亡发展的这个决定性作用。鉴于氘对生命体潜在的威胁,科学家试图创造一种氘含量低的饮用水,以此提高人类的生活质量。目前,日本、欧洲、美国的科学家都开展了相关研究,我国科学家也正在对低氘水(DDW)作系统研究。[9]
氦-3 (He-3) 无色,无味,无臭稳定的氦气同位素气体,储存于气瓶中的高压气体,天然氦-3含量是1.38x10-6。当其含量增加导致氧气含量低于19.5%时有可能引起窒息。配备自吸式呼吸面具。 分子量 3.01603 标准体积 6.032 m3/kg @NTP 沸点 -452°F(-270°C) @1 atm
① 氦-3是一种清洁、安全和高效率的核融合发电燃料。开发利用月球土壤中的氦-3将是解决人类能源危机的极具潜力的途径之一。 ② 氦-3是氦的同位素,含有两个质子和一个中子。它有许多特殊的性质。根据稀释制冷理论,当氦-3和氦-4以一定的比例相混合后,温度可以降低到无限接近绝对零度。在温度达到2.18k以下的时候,液体状态的氦-3还会出现“超流”现象,即没有黏滞性,它甚至可以从盛放它的杯子中“爬”出去。然而,当前氦-3最被人重视的特性还是它作为能源的潜力。氦-3可以和氢的同位素发生核聚变反应,但是与一般的核聚变反应不同,氦-3在聚变过程中不产生中子,所以放射性小,而且反应过程易于控制,既环保又安全,但是地球上氦-3的储量总共不超过几百公斤,难以满足人类的需要。科学家发现,虽然地球上氦-3的储量非常少,但是在月球上,它的储量却是非常可观的。 ③ 氦大部分集中在颗粒小于50微米的富含钛铁矿的月壤中。估计整个月球可提供71.5万吨氦-3。这些氦-3所能产生的电能,相当于1985年美国发电量的4万倍,考虑到月壤的开采、排气、同位素分离和运回地球的成本,氦-3的能源偿还比估计可达250。这个偿还比和铀235生产核燃料(偿还比约20)及地球上煤矿开采(偿还比不到16)相比,是相当有利的。此外,从月壤中提取1吨氦-3,还可以得到约6300吨的氢、70吨的氮和1600吨碳。这些副产品对维持月球永久基地来说,也是必要的。俄罗斯科学家加利莫夫认为,每年人类只需发射2到3艘载重100吨的宇宙飞船,从月球上运回的氦-3即可供全人类作为替代能源使用1年,而它的运输费用只相当于目前核能发电的几十分之一。据加利莫夫介绍,如果人类目前就开始着手实施从月球开采氦-3的计划,大约30年到40年后,人类将实现月球氦-3的实地开采并将其运回地面,该计划总似的费用将在2500亿到3000亿美元之间。
这些反应物无放射性,比较安全。只不过,可控聚变的技术相当复杂,还需要等待相当长的时间。