헬륨-3

위키백과, 우리 모두의 백과사전.
이동: 둘러보기, 찾기
헬륨-3
수소-1
헬륨-2
수소-2
헬륨-3
리튬-4
베릴륨-5
수소-3
헬륨-4
리튬-5
베릴륨-6
붕소-7
탄소-8
수소-4
헬륨-5
리튬-6
베릴륨-7
붕소-8
탄소-9
질소-10
수소-5
헬륨-6
리튬-7
베릴륨-8
붕소-9
탄소-10
질소-11
산소-12
수소-6
헬륨-7
리튬-8
베릴륨-9
붕소-10
탄소-11
질소-12
산소-13
플루오린-14
네온-15
수소-7
헬륨-8
리튬-9
베릴륨-10
붕소-11
탄소-12
질소-13
산소-14
플루오린-15
네온-16
헬륨-9
리튬-10
베릴륨-11
붕소-12
탄소-13
질소-14
산소-15
플루오린-16
네온-17
소듐-18
헬륨-10
리튬-11
베릴륨-12
붕소-13
탄소-14
질소-15
산소-16
플루오린-17
네온-18
소듐-19
마그네슘-20
알루미늄-21
규소-22
리튬-12
베릴륨-13
붕소-14
탄소-15
질소-16
산소-17
플루오린-18
네온-19
소듐-20
마그네슘-21
알루미늄-22
규소-23
인-24
베릴륨-14
붕소-15
탄소-16
질소-17
산소-18
플루오린-19
네온-20
소듐-21
마그네슘-22
알루미늄-23
규소-24
인-25
붕소-16
탄소-17
질소-18
산소-19
플루오린-20
네온-21
소듐-22
마그네슘-23
알루미늄-24
규소-25
인-26
붕소-17
탄소-18
질소-19
산소-20
플루오린-21
네온-22
소듐-23
마그네슘-24
알루미늄-25
규소-26
인-27
붕소-18
탄소-19
질소-20
산소-21
플루오린-22
네온-23
소듐-24
마그네슘-25
알루미늄-26
알루미늄-26
규소-27
인-28
황-29
붕소-19
탄소-20
질소-21
산소-22
플루오린-23
네온-24
소듐-25
마그네슘-26
알루미늄-27
규소-28
인-29
황-30
염소-31
탄소-21
질소-22
산소-23
플루오린-24
네온-25
소듐-26
마그네슘-27
알루미늄-28
규소-29
인-30
황-31
염소-32
아르곤-33
탄소-22
질소-23
산소-24
플루오린-25
네온-26
소듐-27
마그네슘-28
알루미늄-29
규소-30
인-31
황-32
염소-33
아르곤-34
포타슘-35
질소-24
산소-25
플루오린-26
네온-27
소듐-28
마그네슘-29
알루미늄-30
규소-31
인-32
황-33
염소-34
아르곤-35
포타슘-36
칼슘-37
산소-26
플루오린-27
네온-28
소듐-29
마그네슘-30
알루미늄-31
규소-32
인-33
황-34
염소-35
아르곤-36
포타슘-37
칼슘-38
플루오린-28
네온-29
소듐-30
마그네슘-31
알루미늄-32
규소-33
인-34
황-35
염소-36
아르곤-37
포타슘-38
칼슘-39
플루오린-29
네온-30
소듐-31
마그네슘-32
알루미늄-33
규소-34
인-35
황-36
염소-37
아르곤-38
포타슘-39
칼슘-40
네온-31
소듐-32
마그네슘-33
알루미늄-34
규소-35
인-36
황-37
염소-38
아르곤-39
포타슘-40
칼슘-41
네온-32
소듐-33
마그네슘-34
알루미늄-35
규소-36
인-37
황-38
염소-39
아르곤-40
포타슘-41
칼슘-42
소듐-34
마그네슘-35
알루미늄-36
규소-37
인-38
황-39
염소-40
아르곤-41
포타슘-42
칼슘-43
소듐-35
마그네슘-36
알루미늄-37
규소-38
인-39
황-40
염소-41
아르곤-42
포타슘-43
칼슘-44
마그네슘-37
알루미늄-38
규소-39
인-40
황-41
염소-42
아르곤-43
포타슘-44
칼슘-45
마그네슘-38
알루미늄-39
규소-40
인-41
황-42
염소-43
아르곤-44
포타슘-45
칼슘-46
알루미늄-40
규소-41
인-42
황-43
염소-44
아르곤-45
포타슘-46
칼슘-47
알루미늄-41
규소-42
인-43
황-44
염소-45
아르곤-46
포타슘-47
칼슘-48
인-44
황-45
염소-46
아르곤-47
포타슘-48
칼슘-49
인-44
포타슘-49
칼슘-50
인-45
포타슘-50
기본 정보
다른 이름 3He , ³He
기호 3He
중성자 수 1
양성자 수 2
핵 정보
자연존재비 0.000137% ( 지구 존재비 )
반감기 안정
동위 원소의 질량 3.0160293 u
스핀 1/2+

헬륨-3은 가볍고 안정한 헬륨의 동위 원소 중의 하나로, 두 개의 양성자와 한 개의 중성자를 갖고 있다. 헬륨-3은 양성자-양성자 연쇄 반응을 일으킬 때 생성된다. 또한 삼중수소의 딸핵종이며, 3H가 베타 붕괴를 일으킬 때도 생성된다.

목차

[편집] 존재

헬륨-3은 지구의 대기 중 헬륨-4의 100만분의 1밖에 존재하지 않는다. 그렇지만 태양의 대기 중에는 0.0142%가 존재하며,[1] 달 표면에도 지구보다 훨씬 많은 헬륨-3이 존재한다.[2][3][4] 이 때문에 달 표면의 암석에서 헬륨-3의 채굴을 시도하는 연구도 이루어지고 있다. 태양의 헬륨-3은 빅뱅으로 생성된 헬륨-3이 쌓였지만, 지구 대기에는 지구가 만들어질 적에 존재했던 헬륨-3이 대부분 우주공간으로 흩어져, 현재에는 토륨이나 우라늄 등의 알파 붕괴의 결과로 생긴 암석에 존재한다. 한편, 달 표면에는 태양풍이 불기 때문에 헬륨-3이 존재한다.

1995년, 탐사선 갈릴레오가 목성 대기에 측정용 프로브를 돌입시켜, 대기를 질량분석계로 측정한 결과 3He와 4He의 비율이 약 1:10,000이었다.[5]。

[편집] 인공적인 합성

지구의 헬륨은 아주 적기 때문에, 리튬-6(6Li)에 양성자를 쏘아서 인공적으로 만드는 방법이 검토되었지만, 반응 단면적이 좁기 때문에 실용적이라고 할 수 없었다.[6]

6Li + 1p → 3He + α

또, 리튬 원자에 중성자를 쏘아 삼중수소를 만들어, 이것을 베타 붕괴를 시킴으로 헬륨-3을 합성하는 방법도 있지만, 이 방법은 3H의 반감기(12.3년)를 기다려야 한다.

6Li + 1n → 4He + 3H
3H → 3He + β

[편집] 특성

분자량이 다르기 때문에 상온의 기체 헬륨-4(4He)보다 밀도를 비롯한 끓는점, 임계점 모두 4He보다 낮다. 끓는점에서 액체의 밀도도 분자량과 증발열 모두 예측된 수치보다 낮다. 이런 사실은 헬륨 분자 사이에 작용하는 매우 약한 쌍극자 쌍극자 상호작용보다도 영점에너지의 기여량이 더 크기 때문이다.[7]

3He 4He
끓는점(1 atm) 3.19 K 4.23 K
임계점 3.35 K 5.19 K
증발열 0.026 kJ mol-1 0.0829 kJ mol-1
끓는점에서의 액체의 밀도(1 atm) 0.059 g cm-3 0.12473 g cm-3

[편집] 핵융합에서의 응용

중수소와 헬륨-3과의 핵융합은 쿨롱 장벽이 높기 때문에, 핵융합로로의 실현이 비교적 쉽다고 생각되는 DT 반응으로 인한 질량 편차도 높다. 또 헬륨-3은 삼중수소와 달리 비방사정이며, 한편 D-3He 반응은 중성자가 발생되지 않기 때문에, 비교적 취급하기 쉽다.

2H + 3H → 4He + 1n ,    17.571 MeV
2H + 3He → 4He + 1p ,    18.354 MeV

[편집] 중성자 검출

헬륨-3은 중성자를 검출하기 위해 자주 이용된다. 이것은 3He의 중성자 흡수 단면적이 크기 때문에, 반응으로 인해 생성된 삼중수소와 되튀어진 양성자를 계측할 때 측정할 수 있다.[8][9]

1n + 3He → 3H + 1H ,    0.764 MeV

[편집] 저온물리학

이 부분의 본문은 3He-4He 희석냉동법입니다.

[편집] 참고 자료

  1. ↑ E. Anders and N. Greverse, Abundances of the elements: Meteoritic and solar. Geochim. Cosmochim. Acta 53 (1989).
  2. ↑ http://wiredvision.jp/news/200706/2007060723.html 月で採掘したヘリウム3を核融合発電の燃料に(1)], 2007년 6월 7일자. 2011년 1월 21일 확인.
  3. ↑ FTI Research Projects :: 3He Lunar Mining
  4. ↑ 百由弘 『ヘリウム3資源』 核融合科学研究所 (PDF 문서)
  5. ↑ The Galileo Probe Mass Spectrometer: Composition of Jupiter's Atmosphere
  6. ↑ H. Momota，Paper presented at6th Intemaonational Toki Conference. (ld　at　Toki，Japan, 1994)
  7. ↑ Teragon's Summary of Cryogen Properties Teragon Research, 2005.
  8. ↑ 中高速中性子測定用シンチレータ
  9. ↑ Helium-3 Neutron Proportional Counters .pdf (PDF 문서)
가벼운 동위 원소
헬륨-2		 헬륨의
동위 원소		 무거운 동위 원소
헬륨-4
리튬-4 (p) 혹은 수소-3(β−)
(으)로부터 생성됨		 헬륨-3의
붕괴 사슬		 없음
Physics template.svg 이 글은 물리학에 관한 토막글입니다. 서로의 지식을 모아 알차게 문서를 완성해 갑시다.
원본 주소 "http://ko.wikipedia.org/w/index.php?title=헬륨-3&oldid=10517515"