Перегляд вихідного коду сторінки Гелій-3

{{Ізотоп
|background = #F99
|isotope_name = Гелій-3
|image = He-3 atom.png
|alternate_names = He-3
|mass_number = 3 
|symbol = He
|num_neutrons = 1 
|num_protons = 2
|mass = 3.0160293
|excess_energy = 
|abundance = 
|halflife = 
|decay_symbol =
|decay_mass = 
|decay_product = 
|parent = Тритій
|spin = {{frac|1|2}}
}}

'''Гелій-3''' (<sup>3</sup>He)<ref>https://arxiv.org/abs/astro-ph/0412380v1</ref><ref>{{Cite book
|url=http://archive.org/details/Galaxy_v25n01_1966-10
|title=Galaxy v25n01 (1966 10)
}}</ref>&nbsp;— легкий стабільний [[Ізотопи гелію|ізотоп гелію]], який складається з двох [[протон]]ів і одного [[нейтрон]]а<ref>[http://epizodsspace.airbase.ru/bibl/v_s/2008/4/34-40_42.pdf Вселенская алхимия] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20180304094101/http://epizodsspace.airbase.ru/bibl/v_s/2008/4/34-40_42.pdf |date=4 березня 2018 }} / С.&nbsp;Попов, А.&nbsp;Сергеев // Вокруг Света.&nbsp;— 2008.&nbsp;— №&nbsp;4.&nbsp;— С.&nbsp;3]</ref> (на відміну від найпоширенішого ізотопу, [[Гелій-4|гелію-4]], який складається з двох протонів і двох нейтронів). Окрім [[Протій|протію]] (тобто звичайного [[Водень|водню]]), гелій-3 є єдиним стабільним ізотопом будь-якого елемента, у складі якого протонів більше, ніж нейтронів.

Гелій-3 був відкритий американськими фізиками [[Луїс Волтер Альварес|Луїсом Волтером Альваресом]] та {{Не перекладено|Роберт Корног|Робертом Корногом|en|Robert Cornog}} у 1939 році<ref>[http://fti.neep.wisc.edu/gallery/pdf/space_com063000.pdf Moon's Helium-3 Could Power EarthBy Julie Wakefield] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20110721165712/http://fti.neep.wisc.edu/gallery/pdf/space_com063000.pdf |date=21 липня 2011 }} {{ref-en}}</ref>.

Гелій-3&nbsp;— рідкісна речовина<ref>{{Cite web|url=https://vseosvita.ua/library/perspektivi-vikoristanna-geliu-3-ak-termoadernogo-paliva-dla-majbutnogo-ludstva-29664.html|title=Перспективи використання Гелію-3 як термоядерного палива для майбутнього людства|accessdate=11 жовтня 2020|archive-date=10 жовтня 2020|archive-url=https://web.archive.org/web/20201010065744/https://vseosvita.ua/library/perspektivi-vikoristanna-geliu-3-ak-termoadernogo-paliva-dla-majbutnogo-ludstva-29664.html}}</ref>. Він добувається в дуже невеликих кількостях&nbsp;— порядку кількох десятків грамів на рік<ref name="Укрінформ">{{Cite web|url=https://www.ukrinform.ua/rubric-technology/2178737-india-rozrahovue-pocati-vidobutok-geliu3-na-misaci-do-2030-roku.html|title=Індія розраховує почати видобуток гелію-3 на Місяці до 2030 року|accessdate=11 жовтня 2020|archive-date=16 жовтня 2020|archive-url=https://web.archive.org/web/20201016204135/https://www.ukrinform.ua/rubric-technology/2178737-india-rozrahovue-pocati-vidobutok-geliu3-na-misaci-do-2030-roku.html}}</ref>. Гелій-3 зустрічається як первинний [[нуклід]], який протягом мільйонів років виділявся із [[Земна кора|земної кори]] в [[Атмосфера Землі|атмосферу]] та [[космічний простір]]. Гелій-3 також вважається природним нуклеогенним і [[Космогенні нукліди|космогенним нуклідом]], який утворюється під час бомбардування [[Літій|літію]] природними нейтронами, що вивільняються в процесі [[Спонтанний поділ|спонтанного поділу]] та ядерних реакцій із [[Космічні промені|космічними променями]]. Деяка кількість гелію-3, яка перебуває в земній атмосфері, є артефактом атмосферних і підводних [[Ядерне випробування|ядерних випробувань]].

Існує багато спекуляцій щодо можливості використання гелію-3 як майбутнього {{Не перекладено|Розвиток енергетики|джерела енергії|en|Energy development}}. На відміну від більшості реакцій [[Ядерний синтез|ядерного синтезу]], синтез атомів гелію-3 є {{Не перекладено|Анейтронний синтез|анейтронним|en|Aneutronic fusion}}: під час нього вивільняється велика кількість енергії і водночас не відбувається [[Радіоактивне зараження|радіоактивного забруднення]] навколишнього середовища. З іншого боку, температури, досягнення яких необхідне для підтримування реакції синтезу гелію-3, набагато вищі, ніж потрібні для традиційних реакцій термоядерного синтезу<ref>{{Cite web|url=https://blogs.scientificamerican.com/news-blog/is-moons-sci-fi-vision-of-lunar-hel-2009-06-12/|title=Is MOON 's sci-fi vision of lunar helium 3 mining based in reality?|last=Matson|first=John|website=Scientific American Blog Network|language=en|accessdate=2024-03-03}}</ref>, через що цей процес здатен спричинити інші реакції, які, своєю чергою, самі по собі здатні призвести до радіоактивного забруднення навколишнього середовища<ref>https://cds.cern.ch/record/1055767/files/CM-PRS00002036.pdf</ref>.

Вважається, що кількість гелію-3 на [[Місяць (супутник)|Місяці]] більша, ніж на Землі, оскільки він упродовж мільярдів років утворювався у верхньому шарі [[реголіт]]у під дією [[Сонячний вітер|сонячного вітру]]<ref>{{Cite web|url=https://lunarnetworks.blogspot.com/2010/12/change-1-maps-moons-helium-3-inventory.html|title=Lunar Pioneer: Chang'e-1 maps Moon's Helium-3 inventory|last=Raupe|first=Joel|date=2010-12-16|website=Lunar Pioneer|accessdate=2024-03-03}}</ref>, хоча його кількість у складі [[Зовнішні планети|газових гігантів]] Сонячної системи ще більша<ref name=":5">https://www.lpi.usra.edu/meetings/lpsc2007/pdf/2175.pdf</ref><ref>{{Cite news|title=3He in permanently shadowed lunar polar surfaces|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0019103509005235|work=Icarus|date=2010-04-01|accessdate=2024-03-03|issn=0019-1035|doi=10.1016/j.icarus.2009.12.032|pages=778–779|volume=206|issue=2|first=Franklin Hadley|last=Cocks}}</ref><ref>{{Cite web |url=https://www.esa.int/Enabling_Support/Preparing_for_the_Future/Space_for_Earth/Energy/Helium-3_mining_on_the_lunar_surface |title=Helium-3 mining on the lunar surface |accessdate=11 жовтня 2020 |archive-date=17 жовтня 2020 |archive-url=https://web.archive.org/web/20201017083011/https://www.esa.int/Enabling_Support/Preparing_for_the_Future/Space_for_Earth/Energy/Helium-3_mining_on_the_lunar_surface }}</ref><ref name="Укрінформ" />.

== Історія ==
Існування гелію-3 вперше припустив у 1934 році австралійський фізик-ядерщик [[Марк Лоуренс Оліфант|Марк Оліфант]], який тоді працював у [[Кавендіська лабораторія|Кавендіській лабораторії]] [[Кембриджський університет|Кембриджського університету]]. Оліфант проводив експерименти, у яких швидкі дейтрони зіштовхувалися з [[Дейтерій|дейтронними]] мішенями (до речі, це була перша демонстрація [[Ядерний синтез|ядерного синтезу]])<ref>{{Cite news|title=Transmutation effects observed with heavy hydrogen|url=https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspa.1934.0077|work=Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Containing Papers of a Mathematical and Physical Character|date=1934-05|accessdate=2024-03-03|issn=0950-1207|doi=10.1098/rspa.1934.0077|pages=692–703|volume=144|issue=853|language=en}}</ref>. Виокремлення гелію-3 вперше здійснили [[Луїс Волтер Альварес|Луїс Альварес]] і {{Не перекладено|Роберт Корног|Роберт Корног|en|Robert Cornog}} у 1939 році<ref>{{Cite news|title=Helium and Hydrogen of Mass 3|url=https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRev.56.613|work=Physical Review|date=1939-09-15|accessdate=2024-03-03|doi=10.1103/PhysRev.56.613|pages=613–613|volume=56|issue=6|first=Luis W.|last=Alvarez|first2=Robert|last2=Cornog}}</ref><ref>{{Cite book
|url=http://archive.org/details/discoveringalvar0000alva
|title=Discovering Alvarez : selected works of Luis W. Alvarez, with commentary by his students and colleagues
|last=Internet Archive
|first=Luis W.
|date=1987
|publisher=Chicago : University of Chicago Press
|isbn=978-0-226-81304-2
}}</ref>. Тоді вважалося, що гелій-3&nbsp;— це [[Радіонукліди|радіоактивний ізотоп]], але згодом його знайшли в зразках природного гелію, який здебільшого є гелієм-4, взятим з атмосфери Землі або з газових [[Свердловина|свердловин]]<ref>{{Cite web|url=http://www2.lbl.gov/Science-Articles/Research-Review/Magazine/1981/81fepi1.html|title=Lawrence and His Laboratory: Episode: A Productive Error|date=2017-05-10|website=web.archive.org|accessdate=2024-03-03|archive-date=2017-05-10|archive-url=https://web.archive.org/web/20170510110547/http://www2.lbl.gov/Science-Articles/Research-Review/Magazine/1981/81fepi1.html|url-status=bot: unknown}}</ref>.

== Фізичні властивості ==
Через свою низьку атомну масу (3,016&nbsp;[[Атомна одиниця маси|а.&nbsp;о.&nbsp;м.]]) гелій-3 має деякі [[фізичні властивості]], відмінні від властивостей гелію-4 (4,0026&nbsp;а.&nbsp;о.&nbsp;м.). Через слабку індуковану диполь-дипольну взаємодію між атомами гелію їхні мікроскопічні фізичні властивості визначаються переважно їхньою [[Нульова енергія|нульовою енергією]]. Крім того, через свої мікроскопічні властивості гелій-3 має вищу нульову енергію, ніж гелій-4. Це означає, що гелій-3 здатен долати диполь-дипольну взаємодію з меншою [[Теплова енергія|тепловою енергією]], ніж гелій-4.

Квантово-механічні ефекти у гелії-3 та гелії-4 суттєво відрізняються: загальний [[спін]] гелію-4, який складається з двох [[протон]]ів, двох [[нейтрон]]ів і двох [[електрон]]ів, дорівнює нулю, а отже, він є [[бозон]]ом, тоді як загальний спін гелію-3, у якому на один нейтрон менше, удвічі менший, а отже, він є [[ферміон]]ом.

Чистий гелій-3 у вигляді газу кипить при температурі 3,19&nbsp;К, а гелій-4&nbsp;— при 4,23&nbsp;К. [[Критична точка]] гелію-3 також нижча&nbsp;— 3,35&nbsp;К, тоді як у гелію-4&nbsp;— 5,19&nbsp;К. Густина гелію-3 вдвічі менша за густину гелію-4 при температурі кипіння: 59&nbsp;г/л порівняно зі 124,73&nbsp;г/л гелію-4 за тиску в одну [[Атмосфера (одиниця вимірювання)|атмосферу]]. Його [[питома теплота пароутворення]] теж значно нижча&nbsp;— 0,026 [[Джоуль на моль|кДж/моль]] порівняно з 0,0829 кДж/моль для гелію-4<ref>{{Cite web|url=http://www.trgn.com/database/cryogen.html|title=Teragon's Summary of Cryogen Properties|website=www.trgn.com|accessdate=2024-03-05}}</ref><ref>{{Cite news|title=Measurement ofP-V-T relations and critical indices of3He|url=https://doi.org/10.1007/BF00654447|work=Journal of Low Temperature Physics|date=1973-06-01|accessdate=2024-03-05|issn=1573-7357|doi=10.1007/BF00654447|pages=551–579|volume=11|issue=5|language=en|first=C. E.|last=Chase|first2=George O.|last2=Zimmerman}}</ref>.

Газоподібний гелій-3 за [[Нормальні умови|нормальних умов]] має густину 0,1346&nbsp;г/л (гелій-4&nbsp;— 0,1785&nbsp;г/л). Відповідно, об'єм одного грама гелію-3 за нормальних умов дорівнює 7,43&nbsp;л (у гелію-4&nbsp;— 5,596&nbsp;л).

== Рідкий гелій-3 ==
{{Main|Надплинність}}Рідкий гелій-3&nbsp;— {{Не перекладено|Квантова рідина|квантова рідина|en|Quantum fluid}}, яка істотно відрізняється за властивостями від рідкого гелію-4. Рідкий гелій-3 вдалося отримати лише в 1948 році. У 1972 році в рідкому гелії-3 було виявлено [[фазовий перехід]] у надплинний стан за температур, нижчих за 2,6&nbsp;мК, і за тиску 34&nbsp;[[Атмосфера (одиниця вимірювання)|атм]] (раніше вважалося, що надплинність, як і [[надпровідність]],&nbsp;— явища, характерні для [[Конденсація Бозе — Ейнштейна|конденсату Бозе&nbsp;— Ейнштейна]], тобто кооперативні явища в середовищі з цілочисельним [[спін]]ом об'єктів). За відкриття надплинності гелію-3 [[Дуглас Ошеров|Дугласу Ошерову]], [[Роберт Колман Річардсон|Роберту Річардсону]] і [[Девід Лі|Девіду Лі]] було присуджено [[Нобелівська премія з фізики|Нобелівську премію з фізики]] 1996 року.

У 2003 році Нобелівською премією з фізики відзначені [[Абрикосов Олексій Олексійович|Олексій Абрикосов]], [[Гінзбург Віталій Лазарович|Віталій Гінзбург]] і [[Ентоні Легетт]], зокрема й за створення теорії надплинності рідкого гелію-3<ref>https://web.archive.org/web/20080229105829/http://ufn.ru/ufn04/ufn04_11/Russian/nob0411d.pdf</ref>.

== Розповсюдженість у природі ==

=== На Землі ===
Ізотоп <sup>3</sup>He є однією з первинних речовин у [[Мантія Землі|мантії Землі]], яка, як вважається, потрапила в Землю ще на етапі її формування. Співвідношення ізотопів <sup>3</sup>He і <sup>4</sup>He в земній [[Земна кора|корі]] та [[Мантія Землі|мантії]] менше, ніж в отриманих зразках метеоритів і [[Реголіт|місячному ґрунті]], оскільки <sup>4</sup>He, на відміну від <sup>3</sup>He, постійно утворюється в результаті радіоактивного розпаду.

Космологічне співвідношення <sup>3</sup>He до <sup>4</sup>He становить 300 атомів на мільйон ([[Мільйонна частка|''ppm'']])<ref name=":1">https://fti.neep.wisc.edu/fti.neep.wisc.edu/pdf/fdm967.pdf</ref>. Це дає змогу припустити, що в часи, коли формувалася Земля, початкове співвідношення цих первинних газів у мантії становило близько 200—300&nbsp;''ppm''. Упродовж усієї історії Землі внаслідок [[альфа-розпад]]у атомів [[Уран (хімічний елемент)|урану]], [[Торій|торію]] та інших радіоактивних ізотопів утворилася значна кількість <sup>4</sup>He; лише близько 7&nbsp;% гелію, який зараз перебуває в земній мантії, є первинним<ref name=":1"/>. У такий спосіб загальне співвідношення <sup>3</sup>He/<sup>4</sup>He знизилося приблизно до 20&nbsp;''ppm''. Якщо співвідношення 3He/4He перевищує атмосферне, це вказує те, що спостерігається внесок <sup>3</sup>He з мантії. У джерелах, розташованих у земній корі, переважає <sup>4</sup>He, який утворюється шляхом [[Радіоактивність|радіоактивного розпаду]].

Співвідношення <sup>3</sup>He/<sup>4</sup>He у природних земних джерелах сильно варіюється<ref>{{Cite news|title=Helium flux in a continental land area estimated from 3He/4He ratio in northern Taiwan|url=https://www.nature.com/articles/323055a0|work=Nature|date=1986-09|accessdate=2024-03-08|issn=1476-4687|doi=10.1038/323055a0|pages=55–57|volume=323|issue=6083|language=en|first=Yuji|last=Sano|first2=Hiroshi|last2=Wakita|first3=Chin-Wang|last3=Huang}}</ref><ref name=":2">Aldrich, L.T.; Nier, Alfred O. Phys. Rev. 74, 1590—1594 (1948). The Occurrence of He3 in Natural Sources of Helium. Page 1592, Tables I and II.</ref>. Зразки літієвої руди [[сподумен]]у з шахти Едісон у Південній Дакоті містили 12&nbsp;''ppm'' <sup>3</sup>He/<sup>4</sup>He; зразки з інших шахт показали 2&nbsp;''ppm''<ref name=":2"/>.

У концентраціях до 7&nbsp;% гелій присутній у деяких джерелах [[Природний газ|природного газу]]<ref>{{Cite web|url=https://www.webelements.com/helium/|title=WebElements Periodic Table » Helium » the essentials|website=www.webelements.com|accessdate=2024-03-09}}</ref>, а у великих джерелах&nbsp;— у концентраціях понад 0,5&nbsp;% (за концентрації понад 0,2&nbsp;% його видобуток стає практично здійсненним)<ref name=":3">http://www.stratosolar.com/uploads/5/6/7/1/5671050/29_challengestoheliumsupply111003.pdf</ref>. Частка <sup>3</sup>He у гелії, виділеному з природного газу в США, коливається від 70 до 242 частин на мільярд<ref name=":4">https://sgp.fas.org/crs/misc/R41419.pdf</ref><ref>https://stacks.cdc.gov/view/cdc/10597/cdc_10597_DS1.pdf</ref>. Таким чином, американський запас 2002 року в 1 мільярд стандартних кубічних метрів містив би від 12 до 43 кілограмів гелію-3<ref name=":3"/>. За даними американського фізика {{Не перекладено|Річард Гарвін|Річарда Гарвіна|en|Richard Garwin}}, з потоку природного газу в США можна щорічно виділяти близько 26&nbsp;м<sup>3</sup> або майже 5&nbsp;кг гелію-3. Якщо в процесі виділення гелію-3 використовувати як сировину скраплений гелій (у такому вигляді його зазвичай транспортують і зберігають у великих обсягах), оцінки додаткових енергетичних витрат коливатимуться від 34 до 300 доларів за літр, не враховуючи вартості інфраструктури й обладнання<ref name=":4"/>. Вважається, що річний видобуток газу в [[Алжир]]і становить 100&nbsp;млн стандартних кубічних метрів<ref name=":3"/>, що містить від 7 до 24 м<sup>3</sup> гелію-3 (від 1 до 4 кг), якщо припустити, що його концентрація в газі аналогічна.

Гелій-3 присутній також в [[Атмосфера Землі|атмосфері Землі]]. Природний вміст ізотопу <sup>3</sup>He у природному гелії становить 1,38 × 10<sup>−6</sup> (1,38&nbsp;''ppm''). [[Парціальний тиск]] гелію в атмосфері Землі становить близько 0,52&nbsp;Па і, таким чином, на гелій припадає 5,2&nbsp;частини на мільйон від загального тиску (101,325&nbsp;кПа) в атмосфері Землі, а <sup>3</sup>He становить 7,2 частини на трильйон (''ppt''). Оскільки атмосфера Землі має масу близько 5,14 × 10<sup>18</sup>&nbsp;кг<ref>{{Cite news|title=The Mass of the Atmosphere: A Constraint on Global Analyses|url=https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/18/6/jcli-3299.1.xml|work=Journal of Climate|date=2005-03-15|accessdate=2024-03-10|issn=0894-8755|doi=10.1175/JCLI-3299.1|pages=864–875|volume=18|issue=6|language=EN|first=Kevin E.|last=Trenberth|first2=Lesley|last2=Smith}}</ref>, маса <sup>3</sup>He в атмосфері Землі має дорівнювати добутку цих чисел, тобто близько 37&nbsp;000 тонн. Насправді ефективна цифра в 10 разів менша, оскільки наведені вище частки&nbsp;— це ''ppmv'' ([[об'ємна частка]]), а не ''ppmw'' ([[Масова частка елемента|масова частка]]). Для отримання фактичної величини цю масу треба помножити на 3 ([[молекулярна маса]] гелію-3) і поділити на 29 (середня молекулярна маса атмосфери), у результаті чого отримаємо 3828 тонн гелію-3 в атмосфері Землі.

Гелій-3 утворюється на Землі з трьох джерел:

* [[Реакції сколювання|сколювання]] літію;
* [[космічні промені]];
* [[бета-розпад]] [[Тритій|тритію]] (<sup>3</sup>H, або T).

Внесок космічного випромінювання є незначним у всіх матеріалах, окрім найдавніших реголітів, а внесок реакцій сколювання літію є меншим, ніж внесок утворення <sup>4</sup>He за рахунок викидів [[Альфа-частинка|альфа-частинок]].

Загальна кількість гелію-3 в мантії може становити 0,1—1,0 мегатонни. Однак більша частина мантії недоступна безпосередньо. Деяка кількість гелію-3 просочується вгору через вулканічні [[Гаряча точка (геологія)|гарячі точки]], як-от вулкани [[Гавайські острови|Гавайських островів]], але в атмосферу викидається лише 300 грамів гелію-3 на рік. [[Серединно-океанічний хребет|Серединно-океанічні хребти]] викидають ще 3 кілограми на рік (8,2&nbsp;г/добу). Навколо [[Субдукція|зон субдукції]] різні джерела виробляють гелій-3 у покладах природного газу, які, можливо, містять тисячу тонн гелію-3 (хоча ця кількість може досягати й 25 тисяч тонн, якщо такі поклади є в усіх давніх зонах субдукції). Віттенберг підрахував, що джерела природного газу в земній корі Сполучених Штатів можуть містити лише пів тонни<ref name=":1"/>. Лейтон Віттенберг (''Leyton J. Wittenberg'')<ref>{{Cite web|url=https://www.cressfuneralservice.com/obituaries/layton-wittenberg|title=Layton Wittenberg Obituary 2012|website=Cress Funeral and Cremation Services|language=en|accessdate=2024-03-10}}</ref> процитував оцінку {{Не перекладено|Дон Андерсон|Дона Андерсона|en|Don L. Anderson}}<ref>{{Cite news|title=Helium-3 from the Mantle: Primordial Signal or Cosmic Dust?|url=https://www.jstor.org/stable/2881806|work=Science|date=1993|accessdate=2024-03-10|issn=0036-8075|pages=170–176|volume=261|issue=5118|first=Don L.|last=Anderson}}</ref>, згідно з якою ще 1200 тонн гелію-3 містяться в частинках [[Космічний пил|міжпланетного пилу]], які, потрапивши в атмосферу Землі, згодом опустилися на дно океану<ref name=":1"/>. У дослідженні 1994 року видобуток гелію-3 з цих джерел потребує більше енергії, ніж виділяється при [[Ядерний синтез|ядерному синтезі]]<ref name=":1"/>.

=== На поверхні Місяця ===
За однією з оцінок, упродовж мільярдів років існування Місяця під дією [[Сонячний вітер|сонячного вітру]] на його поверхню осіло понад 1 мільйон тонн гелію-3<ref>{{Cite news|title=A Review of 3 He Resources and Acquisition for Use as Fusion Fuel|url=https://www.tandfonline.com/doi/full/10.13182/FST92-A29718|work=Fusion Technology|date=1992-07|accessdate=2024-03-11|issn=0748-1896|doi=10.13182/FST92-A29718|pages=2230–2253|volume=21|issue=4|language=en|first=L. J.|last=Wittenberg|first2=E. N.|last2=Cameron|first3=G. L.|last3=Kulcinski|first4=S. H.|last4=Ott|first5=J. F.|last5=Santarius|first6=G. I.|last6=Sviatoslavsky|first7=I. N.|last7=SViatoslavsky|first8=H. E.|last8=Thompson}}</ref>. Речовина на поверхні Місяця містить гелій-3 в концентраціях, які, за оцінками, становлять оцінюються від 1,4 до 15 частин на мільярд (''ppb'') на освітлених сонцем ділянках<ref>{{Cite news|title=Lunar resources: A review|url=http://journals.sagepub.com/doi/10.1177/0309133314567585|work=Progress in Physical Geography: Earth and Environment|date=2015-04|accessdate=2024-03-11|issn=0309-1333|doi=10.1177/0309133314567585|pages=137–167|volume=39|issue=2|language=en|first=Ian A.|last=Crawford}}</ref><ref>{{Cite web|url=http://fti.neep.wisc.edu/Research/he3_pubs.html|title=FTI Research: Lunar Mining of Helium-3: publications|date=2006-09-04|website=web.archive.org|accessdate=2024-03-11|archive-date=2006-09-04|archive-url=https://web.archive.org/web/20060904144943/http://fti.neep.wisc.edu/Research/he3_pubs.html|url-status=dead}}</ref><ref name=":5"/> і може містити гелій-3 в концентраціях до 50 частин на мільярд у постійно затінених регіонах<ref>{{Cite news|title=3He in permanently shadowed lunar polar surfaces|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0019103509005235|work=Icarus|date=2010-04-01|accessdate=2024-03-11|issn=0019-1035|doi=10.1016/j.icarus.2009.12.032|pages=778–779|volume=206|issue=2|first=Franklin Hadley|last=Cocks}}</ref>. Для порівняння, гелій-3 в атмосфері Землі концентрація гелію-3 становить 7,2 частини на трильйон (''ppt'').

Починаючи з 1986 року<ref>{{Cite web|url=https://www.thespacereview.com/article/536/1|title=The Space Review: A fascinating hour with Gerald Kulcinski|website=www.thespacereview.com|access-date=2024-03-12}}</ref> з'являються численні пропозиції розробляти місячний [[реголіт]] і використовувати гелій-3, який міститься в ньому, для ядерного синтезу<ref>{{Cite web|url=https://www.jpl.nasa.gov/infographics/the-lunar-gold-rush-how-moon-mining-could-work|title=The Lunar Gold Rush: How Moon Mining Could Work|last=https://www.jpl.nasa.gov|website=NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL)|language=en-US|access-date=2024-03-12}}</ref>. Хоча станом на 2020 рік діючі експериментальні реактори ядерного синтезу існують вже десятки років<ref>{{Cite web|url=https://www.world-nuclear-news.org/NN-Korean-fusion-reactor-achieves-record-plasma-1412164.html|title=Korean fusion reactor achieves record plasma - World Nuclear News|website=www.world-nuclear-news.org|access-date=2024-03-12}}</ref><ref>{{Cite web|url=https://www.britannica.com/technology/fusion-reactor|title=Fusion reactor {{!}} Description, History, Uses, & Facts {{!}} Britannica|date=2024-03-11|website=www.britannica.com|language=en|access-date=2024-03-12}}</ref>, жоден із них ще не виробляв електроенергію на комерційній основі<ref name=":6">{{Cite web|url=https://www.thespacereview.com/article/2834/1|title=The Space Review: The helium-3 incantation|website=www.thespacereview.com|access-date=2024-03-12}}</ref><ref name=":7">{{Cite web|url=http://www.world-nuclear.org/info/current-and-future-generation/nuclear-fusion-power/|title=Nuclear Fusion : WNA|date=2015-07-19|website=web.archive.org|access-date=2024-03-12|archive-date=2015-07-19|archive-url=https://web.archive.org/web/20150719060659/http://www.world-nuclear.org/info/current-and-future-generation/nuclear-fusion-power/|url-status=dead}}</ref>. Оскільки концентрація гелію-3 вкрай низька, будь-якому гірничодобувному обладнанню доведеться переробляти надзвичайно великі обсяги реголіту. За однією з оцінок, для отримання 1 грама гелію-3 необхідно переробити понад 150 тонн реголіту<ref>{{Cite web|url=http://fti.neep.wisc.edu/pdf/wcsar9311-2.pdf|title=Wayback Machine|website=web.archive.org|access-date=2024-03-12|archive-date=2019-01-20|archive-url=https://web.archive.org/web/20190120035522/http://fti.neep.wisc.edu/pdf/wcsar9311-2.pdf|url-status=dead}}</ref>.

Китай розпочав [[Китайська програма дослідження Місяця|власну програму дослідження Місяця]] і досліджує перспективу видобутку корисних копалин на Місяці&nbsp;— зокрема, шукає ізотоп гелію-3 для використання як джерела енергії на Землі<ref>{{Cite web|url=https://www.space.com/tag/china-space-program|title=china space program Coverage {{!}} Space|date=2024-03-11|website=Space.com|language=en|access-date=2024-03-12}}</ref>. Не всі погоджуються, що позаземний видобуток гелію-3 можливий<ref name=":6"/>, і навіть якби було можливо видобути гелій-3 на Місяці, жодна існуюча на цей момент конструкція {{li|Термоядерний реактор|text=термоядерного реактора|Q=Q11536219}} не дає змоги виробити більше енергії, ніж витрачається на підтримання його роботи<ref name=":6"/><ref name=":7"/>&nbsp;— тобто домогтися, щоб [[коефіцієнт відтворення термоядерної енергії]] перевищив одиницю. Утім, 13 грудня 2022 року [[Міністерство енергетики США]] оголосило, що «…понеділок 5 грудня 2022 року став історичним днем у науці: завдяки неймовірним працівникам [[Ліверморська національна лабораторія імені Лоуренса|Ліверморської лабораторії]] та [[Національний комплекс лазерних термоядерних реакцій|Національного комплексу лазерних термоядерних реакцій]]» (NIF), і що NIF «провів перший в історії експеримент з керованого термоядерного синтезу з метою досягти цієї віхи, також відомої як наукова енергетична беззбитковість (''scientific energy breakeven''<ref>{{Cite web|url=https://euro-fusion.org/glossary/breakeven/|title=Breakeven|website=EUROfusion|language=en-US|access-date=2024-03-12}}</ref>). Це означає, що він виробив більше енергії від термоядерного синтезу, ніж лазерна енергія, яка використовувалася для його приведення в дію»<ref>{{Cite web|url=https://www.energy.gov/articles/doe-national-laboratory-makes-history-achieving-fusion-ignition|title=DOE National Laboratory Makes History by Achieving Fusion Ignition|website=Energy.gov|language=en|access-date=2024-03-12}}</ref>. Недоліком залишається також те, що гелій-3 є обмеженим місячним ресурсом, який може вичерпатися в процесі видобутку<ref>{{Cite web|url=https://www.space.com/28189-moon-mining-economic-feasibility.html|title=Is Moon Mining Economically Feasible?|last=Davidpublished|first=Leonard|date=2015-01-07|website=Space.com|language=en|access-date=2024-03-12}}</ref>.

13 березня 2024 року {{Не перекладено|Роб Меєрсон|Роб Меєрсон|en|Rob Meyerson}}, засновник приватної компанії ''Interlune'', заявив, що компанія залучила 18&nbsp;млн дол. і розробляє технологію збирання й доставки матеріалів, зокрема гелыю-3, з Місяця на Землю<ref name=":0">{{Cite news|title=This company intends to be the first to mine the moon|url=https://www.washingtonpost.com/technology/2024/03/13/moon-mining-plans-interlune/|work=Washington Post|date=2024-03-13|accessdate=2024-03-18|issn=0190-8286|language=en-US|first=Christian|last=Davenport}}</ref>. Ба більше: ''Interlune'' вже знайшла клієнта, готового купувати місячні ресурси у великих кількостях. У 2026 році компанія планує відправити на комерційній ракеті пошукову місію на Місяць&nbsp;— на ділянку, яка, як вважають, містить величезні запаси гелію-3. Спускний зонд має виміряти за допомогою спектрометра кількість гелію-3 в місячному ґрунті й оцінити його концентрацію<ref name=":0" />.

=== У первинній сонячній туманності ===
Одна з перших оцінок співвідношення ізотопів <sup>3</sup>He до <sup>4</sup>He у первинній [[Сонячна туманність|сонячній туманності]] була зроблена шляхом вимірювання їх співвідношення в [[Атмосфера Юпітера|атмосфері Юпітера]] за допомогою [[мас-спектрометр]]а атмосферного зонда «[[Галілео (космічний апарат)|Галілео]]». Це співвідношення становить приблизно 1&nbsp;:&nbsp;10&nbsp;000<ref>{{Cite news|title=The Galileo Probe Mass Spectrometer: Composition of Jupiter's Atmosphere|url=https://www.science.org/doi/10.1126/science.272.5263.846|work=Science|date=1996-05-10|accessdate=2024-03-14|issn=0036-8075|doi=10.1126/science.272.5263.846|pages=846–849|volume=272|issue=5263|language=en|first=Hasso B.|last=Niemann|first2=Sushil K.|last2=Atreya|first3=George R.|last3=Carignan|first4=Thomas M.|last4=Donahue|first5=John A.|last5=Haberman|first6=Dan N.|last6=Harpold|first7=Richard E.|last7=Hartle|first8=Donald M.|last8=Hunten|first9=Wayne T.|last9=Kasprzak}}</ref>, тобто 100 частин <sup>3</sup>He на мільйон частин <sup>4</sup>He. Подібне співвідношення ізотопів спостерігається й у місячному реголіті, який містить 28 частин на мільйон гелію-4 і 2,8 частини на мільярд гелію-3 (це нижня межа фактичних вимірювань зразків, які варіюються від 1,4 до 15 частин на мільярд). Однак співвідношення ізотопів на Землі в 100 разів менше, здебільшого через збагачення запасів гелію-4 в мантії за мільярди років [[альфа-розпад]]у урану, торію, а також дочірніх продуктів їх розпаду і {{Не перекладено|Зниклі радіонукліди|зниклих радіонуклідів|en|Extinct radionuclide}}.

== Виробництво гелію-3 ==

=== Розпад тритію ===
{{see also|Тритій}}Практично весь гелій-3, що використовується сьогодні в промисловості, виробляється шляхом радіоактивного розпаду тритію, незважаючи на його дуже низьку поширеність у природі і дуже високу вартість.

У США виробництвом, продажем і розподілом гелію-3 керує Ізотопна програма [[Міністерство енергетики США|Міністерства енергетики США]] (''DOE Isotope Program'')<ref>{{Cite web|url=https://www.energy.gov/science/np/nuclear-physics|title=Nuclear Physics|website=Energy.gov|language=en|access-date=2024-03-15}}</ref>.

Тритій має кілька різних експериментально визначених значень періоду напіврозпаду; [[Національний інститут стандартів і технології]] (NIST) називає величину 4500 ± 8 діб (12,32 ± 0,02 року)<ref>https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/jres/105/4/j54luc2.pdf</ref>. Тритій розпадається, перетворюючись на гелій-3, шляхом [[бета-розпад]]у:

: <chem>^3_1H \to ^3_2{He^+} + {e^-} + \bar{\nu}_e</chem>
Під час такого розпаду виділяється 18,6&nbsp;[[Електронвольт|кеВ]]. Із загальної вивільненої енергії частина, що припадає на кінетичну енергію [[електрон]]а, варіюється, у середньому становлячи 5,7&nbsp;кеВ; решту енергії уносить [[Електронне нейтрино|електронне антинейтрино]], яке майже не детектується. У повітрі [[бета-частинки]] тритію здатні пролетіти лише приблизно 6,0&nbsp;мм: пройти крізь мертвий зовнішній шар [[Шкіра|людської шкіри]] вони неспроможні<ref>https://web.archive.org/web/20130520184942/http://www.ehso.emory.edu/content-forms/3anuclidedatasafetysheets.pdf</ref>. Завдяки неочікувано низькій енергії, яка виділяється під час бета-розпаду тритію, цей тип розпаду (а також розпад ренію-187) придатний для лабораторних вимірювань абсолютної маси нейтрино (найновіший експеримент&nbsp;— {{Не перекладено|KATRIN|KATRIN|en|KATRIN}}).

Низька енергія випромінювання тритію ускладнює виявлення мічених тритієм сполук, окрім як за допомогою {{Не перекладено|Рідинно-сцинтиляційне вимірювання активності|рідинно-сцинтиляційного вимірювання активності|en|Liquid scintillation counting}}.

Тритій є радіоактивним [[Ізотопи водню|ізотопом водню]] і зазвичай утворюється шляхом бомбардування [[літій-6|літію-6]] нейтронами в ядерному реакторі. Ядро літію поглинає нейтрон і розщеплюється на гелій-4 і тритій. Оскільки тритій розпадається на гелій-3 з періодом напіврозпаду 12,3 року, гелій-3 можна виробляти, просто зберігаючи тритій, поки він не зазнає радіоактивного розпаду. Оскільки тритій, на відміну від гелію-3, утворює стабільну сполуку з киснем ([[Тритієва вода|тритієву воду]]), процес зберігання і збору міг би [[Безперервне виробництво|безперервно]] збирати речовину, яка виділяється зі збережуваного матеріалу.

Тритій є критично важливим компонентом [[Ядерна зброя|ядерної зброї]], і історично його виробляли й накопичували насамперед задля неї. Розпад тритію на гелій-3 зменшує вибухову потужність термоядерної боєголовки, тому періодично гелій-3, що накопичився, необхідно видаляти. Гелій-3, вилучений під час цього процесу, продають для застосування в інших сферах.

Протягом десятиліть цей процес&nbsp;— отримання гелію-3 шляхом радіоактивного розпаду тритію&nbsp;— був (і залишається сьогодні) основним джерелом його отримання<ref>https://publications.ffi.no/nb/item/asset/dspace:6780/20-01388.pdf</ref>. Однак після підписання Договору [[СНО-1]] у 1991 році кількість ядерних боєголовок, що перебувають у стані готовності до використання, зменшилася<ref>{{Cite web|url=http://afci.lanl.gov/aptnews/aptnews.mar1_98.html|title=APT in the NEWS|date=2006-10-29|website=web.archive.org|access-date=2024-03-17|archive-date=2006-10-29|archive-url=https://web.archive.org/web/20061029124748/http://afci.lanl.gov/aptnews/aptnews.mar1_98.html|url-status=dead}}</ref><ref>{{Cite web|url=https://ieer.org/article/science-for-democratic-action/volume-5-number-1/|title=Reprocessing Relapse / Tritium Production (Vol. 5, No. 1) - Institute for Energy and Environmental Research|language=en|access-date=2024-03-17}}</ref>, і через це зменшилася кількість гелію-3, отримуваного цим шляхом. Запаси гелію-3 додатково зменшилися через збільшення попиту на нього<ref name=":4"/>, насамперед через використання в [[Детектування нейтронів|детекторах нейтронного випромінювання]] і медичних діагностичних процедурах.

Промисловий попит на гелій-3 у США досяг піку в 70&nbsp;000&nbsp;л (прибл. 8&nbsp;кг) на рік у 2008 році. Ціна гелію-3 на аукціонах, яка історично становила близько 100 доларів за літр, підскочила аж до 2000 доларів за літр<ref>{{Cite web|url=https://spectrum.ieee.org/physics-projects-deflate-for-lack-of-helium3|title=Physics Projects Deflate for Lack of Helium-3 - IEEE Spectrum|website=spectrum.ieee.org|language=en|access-date=2024-03-17}}</ref>. Відтоді через високу вартість, а також зусилля Міністерства енергетики США з його утилізації та пошуку замінників, попит на гелій-3 знизився до приблизно 6000 літрів на рік. Якщо виходити з того, що густина гелію-3 становить 114&nbsp;г/м<sup>3</sup>, то при ціні 100&nbsp;дол./л він буде у понад 30 разів дешевшим за тритій (приблизно 880&nbsp;дол./г проти приблизно 30&nbsp;000&nbsp;дол./г), а при ціні 2000&nbsp;дол./л гелій-3&nbsp;— приблизно вдвічі дешевшим за тритій (17&nbsp;540&nbsp;дол./г проти 30&nbsp;000&nbsp;дол./г).

Міністерство енергетики США усвідомлювало, що бракує як тритію, так і гелію-3, і тому у 2010 році воно почало виробляти тритій на [[АЕС Воттс-Бар|атомній електростанції Воттс-Бар]], яка належить «<nowiki/>[[Теннессі Веллі Ауторіті]]<nowiki/>», шляхом [[опромінення]] літію<ref name=":4"/>. Задля здійснення цього процесу замість звичайних керівних борних стрижнів у реактор вставляють тритієві стрижні-поглиначі, що виробляють тритій (''TPBAR''), які містять літій у керамічній формі<ref>https://www.nrc.gov/docs/ML0325/ML032521359.pdf</ref>.

У наш час для виробництва тритію використовуються лише два комерційні ядерні реактори (1-й і 2-й блоки атомної електростанції Воттс-Бар), але в разі потреби цей процес можна було б значно розширити, щоб задовольнити будь-який теоретичний попит, просто залучивши більше енергетичних реакторів країни. Значні кількості тритію і гелію-3 можна також видобувати з [[Реактор на важкій воді|важководного сповільнювача в ядерних реакторах]] типу [[CANDU]]<ref name=":4"/><ref>{{Cite web|url=https://www.ic.gc.ca/opic-cipo/cpd/eng/patent/2810716/summary.html?type=number_search&tabs1Index=tabs1_1|title=Canadian Patent Database / Base de données sur les brevets canadiens|last=Government of Canada|first=Innovation|website=www.ic.gc.ca|language=en|access-date=2024-03-19}}</ref>. Відомо, що Індія і Канада, дві країни з найбільшим парком важководних реакторів, видобувають тритій із [[Важка вода|важкої води]] як сповільнювача/охолоджувача, але цих кількостей недостатньо, щоб задовольнити глобальний попит на тритій і гелій-3.

Оскільки тритій також є побічним продуктом роботи [[Реактор на легкій воді|легководних реакторів]] (детальніше про це див. статтю про [[тритій]]), ще одним джерелом гелію-3 може бути його видобуток із цього джерела. Однак якщо виходити з даних про річні викиди тритію (за даними 2018 року) на {{Не перекладено|Переробний завод у Гаазі|переробному заводі в Гаазі|en|La Hague site}}, то навіть якби вдалося досягти 100%-го вилучення, їхні обсяги (31,2 грама в Гаазі) не були б достатніми для задоволення попиту.
{| class="wikitable sortable" style="text-align:right;"
|+Щорічні викиди тритію з ядерних установок<ref name="Policy">{{cite web|url=https://www.meti.go.jp/english/earthquake/nuclear/decommissioning/pdf/202104_bp_breifing.pdf#page=29|title=Basic policy on handling of the ALPS treated water|date=13 квітня 2021|publisher=Ministry of Economy, Trade and Industry}}</ref><div class="floatright">{{v|t|e|template=Annual discharge of tritium from nuclear facilities}}</div>
!Місцерозташування
!Ядерний об'єкт
!Найближче<br/>джерело води
!Рідина
([[Бекерель|ТБк]])
!Пара
(ТБк)
!Загалом
(Тбк)
!Загалом
([[Міліграм|мг]])
!Рік
|-
| style="text-align: left" |{{flag|United Kingdom}} Велика Британія
| style="text-align: left" |{{Не перекладено|АЕС Хейшем|АЕС Хейшем|en|Heysham nuclear power station}} B
| style="text-align: left" |[[Ірландське море]]
|396
|2,1
|398
|1,115
|2019
|-
| style="text-align: left" |{{flag|United Kingdom}} Велика Британія
| style="text-align: left" |Переробний завод у [[Селлафілд]]і
| style="text-align: left" |Ірландське море
|423
|56
|479
|1,342
|2019
|-
| style="text-align: left" |{{flag|Romania}} Румунія
| style="text-align: left" |[[АЕС Чорнавода]], блок 1
| style="text-align: left" |[[Чорне море]]
|140
|152
|292
|872
|2018
|-
| style="text-align: left" |{{flag|France}} Франція
| style="text-align: left" |{{Не перекладено|Переробний завод у Гаазі|Переробний завод у Гаазі|en|La Hague site}}
| style="text-align: left" |[[Ла-Манш]]
|11&nbsp;400
|60
|11&nbsp;460
|32&nbsp;100
|2018
|-
| style="text-align: left" |{{flag|South Korea}} Південна Корея
| style="text-align: left" |[[АЕС Вольсонг]]
| style="text-align: left" |[[Японське море]]
|107
|80,9
|188
|{{#expr:188 * (3.57) round 0}}
|2020<ref>{{cite web|url=http://npp.khnp.co.kr/synap/skin/doc.html?fn=161941583428077.pdf&rs=/upload_data/Synap/BBS_0000032/|title=2020년도 원전주변 환경방사능 조사 및 평가보고서|date=26 квітня 2021|publisher=Korea Hydro & Nuclear Power|page=25|trans-title=2020 Environmental Radiation Survey and Evaluation Report Around Nuclear Power Plant}} (table 8)</ref>
|-
| style="text-align: left" |{{flag|Taiwan}} Тайвань
| style="text-align: left" |[[АЕС Мааншан]]
| style="text-align: left" |[[Лусонська протока]]
|35
|9,4
|44
|123
|2015
|-
| style="text-align: left" |{{flag|China}} Китай
| style="text-align: left" |[[АЕС Фуцін]]
| style="text-align: left" |[[Тайванська протока]]
|52
|0,8
|52
|146
|2020
|-
| style="text-align: left" |{{flag|China}} Китай
| style="text-align: left" |{{Не перекладено|АЕС Саньмень|АЕС Саньмень|en|Sanmen Nuclear Power Station}}
| style="text-align: left" |[[Східнокитайське море]]
|20
|0,4
|20
|56
|2020
|-
| style="text-align: left" |{{flag|Canada}} Канада
| style="text-align: left" |[[АЕС Брюс]] A, B
| style="text-align: left" |[[Великі озера]]
|756
|994
|1&nbsp;750
|4&nbsp;901
|2018
|-
| style="text-align: left" |{{flag|Canada}} Канада
| style="text-align: left" |{{Не перекладено|АЕС Дарлінгтон|АЕС Дарлінгтон|en|Darlington Nuclear Generating Station}}
| style="text-align: left" |Великі озера
|220
|210
|430
|1,204
|2018
|-
| style="text-align: left" |{{flag|Canada}} Канада
| style="text-align: left" |{{Не перекладено|АЕС Пікерінг|АЕС Пікерінг|en|Pickering Nuclear Generating Station}}, блоки 1—4
| style="text-align: left" |Великі озера
|140
|300
|440
|1,232
|2015
|-
| style="text-align: left" |{{flag|United States}} США
| style="text-align: left" |[[АЕС Діабло-Каньйон]], блоки 1, 2
| style="text-align: left" |[[Тихий океан]]
|82
|2,7
|84
|235
|2019
|}

== Застосування ==

=== Спінове відлуння за допомогою гелію-3 ===
Гелій-3 можна використовувати для проведення експериментів з дослідження динаміки {{Не перекладено|Поверхневе спінове відлуння за допомогою гелію-3|поверхневого спінового відлуння|en|Helium-3 surface spin echo}} (''HeSE'')<ref>{{Cite news|title=Helium-3 spin-echo: Principles and application to dynamics at surfaces|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0079681609000495|work=Progress in Surface Science|date=2009-11-01|accessdate=2024-03-21|issn=0079-6816|doi=10.1016/j.progsurf.2009.07.001|pages=323–379|volume=84|issue=11|first=A. P.|last=Jardine|first2=H.|last2=Hedgeland|first3=G.|last3=Alexandrowicz|first4=W.|last4=Allison|first5=J.|last5=Ellis}}</ref><ref>{{Cite news|title=Measuring surface phonons with a 3 He spin echo spectrometer: a two-dimensional approach|url=https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0953-8984/22/30/304018|work=Journal of Physics: Condensed Matter|date=2010-08-04|accessdate=2024-03-21|issn=0953-8984|doi=10.1088/0953-8984/22/30/304018|pages=304018|volume=22|issue=30|first=P R|last=Kole|first2=A P|last2=Jardine|first3=H|last3=Hedgeland|first4=G|last4=Alexandrowicz}}</ref><ref>{{Cite news|title=Helium spin-echo spectroscopy: studying surface dynamics with ultra-high-energy resolution|url=https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0953-8984/19/30/305001|work=Journal of Physics: Condensed Matter|date=2007-07-13|accessdate=2024-03-21|issn=0953-8984|doi=10.1088/0953-8984/19/30/305001|pages=305001|volume=19|issue=30|first=G|last=Alexandrowicz|first2=A P|last2=Jardine}}</ref>. Такі експерименти проводяться, наприклад, у Групі фізики поверхні (''Surface Physics Group'') [[Кавендіська лабораторія|Кавендіської лабораторії]] в Кембриджі та на хімічному факультеті {{Не перекладено|Університет Суонсі|Університету Суонсі|en|Swansea University}}.

=== Детектування нейтронів ===
Гелій-3 є важливим ізотопом у приладах для [[детектування нейтронів]]. Він має високий {{Не перекладено|Переріз поглинання|переріз поглинання|en|Absorption cross section}} пучків [[Теплові нейтрони|теплових нейтронів]] і використовується як конвертерний газ у детекторах нейтронів. У результаті ядерної реакції із гелієм-3

: ''n'' + <sup>3</sup>He → <sup>3</sup>H + <sup>1</sup>H + 0,764&nbsp;МеВ

нейтрон перетворюється на заряджені частинки&nbsp;— іони тритію (<sup>3</sup>H, або T) та водню (тобто протони <sup>1</sup>H, або ''p''), які потім реєструються шляхом створення зарядженої хмари в гальмівному газі [[Пропорційна камера|пропорційного лічильника]] або {{Не перекладено|Трубка Гейгера — Мюллера|трубки Гейгера — Мюллера|en|Geiger–Müller tube}}<ref>{{Cite web|url=http://www.lanl.gov/quarterly/q_sum03/neutron_detect.shtml|title=A Modular Neutron Detector {{!}} Summer 2003{{!}} Los Alamos National Laboratory|date=2008-05-03|website=web.archive.org|access-date=2024-03-22|archive-date=2008-05-03|archive-url=https://web.archive.org/web/20080503051236/http://www.lanl.gov/quarterly/q_sum03/neutron_detect.shtml|url-status=bot: unknown}}</ref>.

Крім того, перебіг процесу поглинання сильно залежить від [[спін]]у, який дає {{Не перекладено|Поляризація спіну|спін-поляризованому|en|Spin polarization}} об'єму гелію-3 змогу пропускати нейтрони з одним спіновим компонентом і поглинати&nbsp;— з іншим. Цей ефект використовується в нейтронно-поляризаційному аналізі&nbsp;— методі, який досліджує магнітні властивості речовини<ref>{{Cite web|url=https://www.ncnr.nist.gov/AnnualReport/FY2002_html/pages/neutron_spin.htm|title=NCNR Neutron Spin Filters|website=www.ncnr.nist.gov|access-date=2024-03-25}}</ref><ref>{{Cite web|url=https://scripts.iucr.org/cgi-bin/paper?S0021889800099817|title=(IUCr) SANS polarization analysis with nuclear spin-polarized 3He|date=2000-06-01|website=Journal of Applied Crystallography|access-date=2024-03-25}}</ref><ref>{{Cite news|title=Neutron Spin Filters|url=https://www.nist.gov/ncnr/spin-filters|work=NIST|date=2017-11-29|accessdate=2024-03-25|language=en}}</ref>.

[[Міністерство національної безпеки США]] планувало встановлювати детектори для виявлення контрабандного плутонію в морських контейнерах за нейтронним випромінюванням, але ці плани довелося скоригувати через світовий дефіцит гелію-3, який утворився після скорочення виробництва ядерної зброї з часів [[Холодна війна|Холодної війни]]<ref>{{Cite web|url=https://www.nytimes.com/2009/11/23/us/23helium.html|назва=Shortage Slows a Program to Detect Nuclear Bombs|видавець=[[Нью-Йорк таймс|The New York Times]]|дата=22 листопада 2009|url-архіву=https://web.archive.org/web/20240325090145/https://www.nytimes.com/2009/11/23/us/23helium.html|дата-архіву=2024-03-25|мертвий-url=dead|дата-доступу=16 вересня 2024}} {{ref-en}}</ref><ref>{{Cite web|url=https://cen.acs.org/articles/88/i19/Helium-3-Shortage.html|title=Helium-3 Shortage|website=Chemical & Engineering News|language=en|access-date=2024-03-25}}</ref>. Станом на 2012 рік Міністерство національної безпеки визначило, що комерційні поставки [[Бор-10|бору-10]] допоможуть перевести інфраструктуру нейтронного виявлення на цю технологію<ref>{{Cite web|url=http://science.energy.gov/~/media/np/pdf/research/idpra/workshop-on-isotope-federal-supply-and-demand/presentations/Slovik_He3_Alternative_Isotopes_DOE_IP_Workshop_Jan_11_2012.pdf|title=Wayback Machine|website=web.archive.org|access-date=2024-03-25|archive-date=2014-07-26|archive-url=https://web.archive.org/web/20140726214826/http://science.energy.gov/~/media/np/pdf/research/idpra/workshop-on-isotope-federal-supply-and-demand/presentations/Slovik_He3_Alternative_Isotopes_DOE_IP_Workshop_Jan_11_2012.pdf|url-status=bot: unknown}}</ref>.

=== Кріогенна техніка ===
У {{Не перекладено|Холодильник гелію-3|холодильнику гелію-3|en|Helium-3 refrigerator}} гелій-3 використовується для досягнення температури від 0,2—0,3 [[кельвін]]а. У [[Рефрижератор розчинення|рефрижераторах розчинення]] для досягнення кріогенних температур у кілька тисячних кельвіна використовується суміш гелію-3 і гелію-4<ref>{{Cite web|url=http://na47sun05.cern.ch/target/outline/dilref.html|title=Dilution Refrigeration|date=2010-02-08|website=web.archive.org|access-date=2024-03-26|archive-date=2010-02-08|archive-url=https://web.archive.org/web/20100208194054/http://na47sun05.cern.ch/target/outline/dilref.html|url-status=bot: unknown}}</ref>.

=== Медична візуалізація ===
Ядра гелію-3 мають власний [[ядерний спін]] 1⁄2 і відносно високе [[Гіромагнітне співвідношення|магнітографічне співвідношення]]. Гелій-3 можна {{Не перекладено|Гіперполяризація (фізика)|гіперполяризувати|en|Hyperpolarization (physics)}} за допомогою нерівноважних засобів, як-от спін-обмінне оптичне накачування<ref>{{Cite news|title=Hyperpolarized 3 He gas production and MR imaging of the lung|url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cmr.1014|work=Concepts in Magnetic Resonance|date=2001-01|accessdate=2024-03-27|issn=1043-7347|doi=10.1002/cmr.1014|pages=277–293|volume=13|issue=5|language=en|first=Jason C.|last=Leawoods|first2=Dmitriy A.|last2=Yablonskiy|first3=Brian|last3=Saam|first4=David S.|last4=Gierada|first5=Mark S.|last5=Conradi}}</ref><ref>{{Cite news|title=Spin-exchange optical pumping of noble-gas nuclei|url=https://link.aps.org/doi/10.1103/RevModPhys.69.629|work=Reviews of Modern Physics|date=1997-04-01|accessdate=2024-03-27|doi=10.1103/RevModPhys.69.629|pages=629–642|volume=69|issue=2|first=Thad G.|last=Walker|first2=William|last2=Happer}}</ref>. Під час цього процесу {{Не перекладено|Кругова поліризація|циркулярно поляризоване|en|Circular polarization}} інфрачервоне лазерне світло, налаштоване на відповідну довжину хвилі, збуджує електрони в [[Лужні метали|лужному металі]], як-от [[цезій]] або [[рубідій]], усередині герметичної скляної посудини. [[Момент імпульсу|Кутовий момент]] передається від електронів лужного металу до ядер [[Інертні гази|інертних газів]] через зіткнення. У такий спосіб цей процес ефективно вирівнює ядерні спіни з магнітним полем, посилюючи сигнал [[Ядерний магнітний резонанс|ЯМР]]. Гіперполяризований газ можна зберігати під тиском 10 [[Атмосфера (одиниця вимірювання)|атмосфер]] до 100 годин. Після вдихання газові суміші, які містять гіперполяризований газ гелій-3, можна візуалізувати за допомогою [[Магнітно-резонансна томографія|МРТ-сканера]] й отримати анатомічні зображення легеневої вентиляції. Цей метод дає також змогу отримувати зображення [[Дихальна система людини|дихальних шляхів]], виявляти місця, у яких вентиляція недостатня або відсутня, вимірювати {{Не перекладено|Тиск газів у легенях|парціальний тиск кисню в альвеолах|en|Pulmonary gas pressures}} і {{Не перекладено|Вентиляційно-перфузійне співвідношення|вентиляційно-перфузійне співвідношення|en|Ventilation/perfusion ratio}}. Цей метод може мати вирішальне значення для діагностики й лікування хронічних респіраторних захворювань<ref>{{Cite web|url=https://phc.org.ua/kontrol-zakhvoryuvan/neinfekciyni-zakhvoryuvannya/khronichni-respiratorni-zakhvoryuvannya|title=Хронічні респіраторні захворювання {{!}} Центр громадського здоров’я|website=phc.org.ua|access-date=2024-03-27}}</ref>, як-от [[хронічне обструктивне захворювання легень]] (ХОЗЛ), [[емфізема легень]], [[муковісцидоз]] та [[Бронхіальна астма|астма]]<ref>{{Cite news|title=Hyperpolarized Gas MR Imaging of the Lung|url=https://journals.lww.com/thoracicimaging/abstract/2004/10000/hyperpolarized_gas_mr_imaging_of_the_lung.7.aspx|work=Journal of Thoracic Imaging|date=2004-10|accessdate=2024-03-27|issn=0883-5993|doi=10.1097/01.rti.0000142837.52729.38|pages=250|volume=19|issue=4|language=en-US|first=Talissa A.|last=Altes|first2=Michael|last2=Salerno}}</ref>.

=== Поглинач радіовипромінювання для експериментів із плазмою на токамаках ===
На токамаках {{Не перекладено|Alcator C-Mod|Alcator C-Mod|en|Alcator C-Mod}} [[Массачусетський технологічний інститут|Массачусетського технологічного інституту]] (''MIT'') і [[Joint European Torus]] (''JET'') проводилися експерименти з додавання невеликої кількості гелію-3 до воднево-дейтерієвої плазми з метою збільшити поглинання радіочастотної енергії, завдяки чому нагріватимуться іони водню й дейтерію&nbsp;— «триіонного» ефекту<ref>{{Cite web|url=https://www.popularmechanics.com/science/energy/a27961/mit-nuclear-fusion-experiment-increases-efficiency/|title=MIT Achieves Breakthrough in Nuclear Fusion|date=2017-08-28|website=Popular Mechanics|language=en-US|access-date=2024-03-28}}</ref><ref>{{Cite news|title=Efficient generation of energetic ions in multi-ion plasmas by radio-frequency heating|url=https://www.nature.com/articles/nphys4167|work=Nature Physics|date=2017-10|accessdate=2024-03-28|issn=1745-2481|doi=10.1038/nphys4167|pages=973–978|volume=13|issue=10|language=en|first=Ye O.|last=Kazakov|first2=J.|last2=Ongena|first3=J. C.|last3=Wright|first4=S. J.|last4=Wukitch|first5=E.|last5=Lerche|first6=M. J.|last6=Mantsinen|first7=D.|last7=Van Eester|first8=T.|last8=Craciunescu|first9=V. G.|last9=Kiptily}}</ref>.

=== Ядерне паливо ===
{{Main|Термоядерний ракетний двигун}}Гелій-3 можна отримати у процесі низькотемпературного синтезу:

: <sup>2</sup>H + 1''p'' → <sup>3</sup>He + γ + 4,98&nbsp;[[Електронвольт|МеВ]]
{| class="infobox"
|+Порівняння кількості випромінюваних нейтронів у різних реакціях<ref>{{cite web|url=http://members.tm.net/lapointe/IEC_Fusion.html|title=Inertial Electrostatic Confinement Fusion|access-date=2007-05-06}}</ref><ref>{{cite web|url=http://www.lancs.ac.uk/ug/suttond1/#fusion|title=Nuclear Fission and Fusion|archive-url=https://web.archive.org/web/20070404153838/http://www.lancs.ac.uk/ug/suttond1/#fusion <!-- Bot retrieved archive -->|archive-date=2007-04-04|access-date=2007-05-06}}</ref><ref>{{cite web|url=http://library.thinkquest.org/28383/nowe_teksty/htmla/2_37a.html|title=The Fusion Reaction|archive-url=https://web.archive.org/web/20130731134644/http://library.thinkquest.org/28383/nowe_teksty/htmla/2_37a.html|archive-date=2013-07-31|url-status=dead|access-date=2007-05-06}}</ref><ref>{{cite web|url=http://fti.neep.wisc.edu/pdf/fdm1291.pdf|title=A Strategy for D – {{Нуклід|Helium|3}} Development|author=John Santarius|date=June 2006|archive-url=https://web.archive.org/web/20070703200058/http://fti.neep.wisc.edu/pdf/fdm1291.pdf|archive-date=2007-07-03|url-status=dead|access-date=2007-05-06}}</ref><ref>{{cite web|url=http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/nuclear/nucrea.html|title=Nuclear Reactions|access-date=2007-05-06}}</ref>
!Реагенти
!
!Продукти
!''Енергія''
!''n''/[[Електронвольт|МеВ]]
|-
! colspan="5" style="text-align: center" |Термоядерне паливо 1-го покоління
|-
|{{chem2|[[Дейтерій|^{2}D]] + ^{2}D}}
|→
|{{chem2|^{3}He}} + {{Physics particle|n|TL=1|BL=0}}
| style="text-align: right;" |3,268 МеВ
|0,306
|-
|{{chem2|^{2}D + ^{2}D}}
|→
|{{chem2|^{3}T|link=Тритій}} + {{Physics particle|p|TL=1|BL=1}}
| style="text-align: right;" |4,032 МеВ
|0
|-
|{{chem2|^{2}D + ^{3}T}}
|→
|{{chem2|^{4}He}} + {{Physics particle|n|TL=1|BL=0}}
| style="text-align: right;" |17,571 МеВ
|0,057
|-
! colspan="5" style="text-align: center" |Термоядерне паливо 2-го покоління
|-
|{{chem2|^{2}D + ^{3}He}}
|→
|{{chem2|^{4}He}} + {{Physics particle|p|TL=1|BL=1}}
| style="text-align: right;" |18,354 МеВ
|0
|-
! colspan="5" style="text-align: center" |Термоядерне паливо 3-го покоління
|-
|{{chem2|^{3}He + ^{3}He}}
|→
|{{chem2|^{4}He}} + 2 {{Physics particle|p|TL=1|BL=1}}
| style="text-align: right;" |12,86 МеВ
|0
|-
|{{chem2|^{11}B|link=Бор-11}} + {{Physics particle|p|TL=1|BL=1}}
|→
|3 {{chem2|^{4}He}}
| style="text-align: right;" |8,68 МеВ
|0
|-
! colspan="5" style="text-align: center" |Чистий результат горіння <sup>2</sup>D
(сума перших 4 рядків)
|- class="nowrap"
|{{chem2|6 ^{2}D}}
|→
|2({{chem2|^{4}He}} + n + p)
| style="text-align: right;" |43,225 МеВ
|0,046
|-
! colspan="5" style="text-align: center" |Сучасне ядерне паливо
|-
|{{chem2|[[Уран-235|^{235}U]] + n}}
|→
|2 FP + 2,5n
| style="text-align: right;" |~200 МеВ
|0,0075
|}
Якщо температура синтезу нижча за температуру злиття ядер гелію, у результаті реакції утворюється високоенергетична [[альфа-частинка]], яка швидко приєднує електрон, утворюючи стабільний легкий іон гелію, який можна використати безпосередньо як джерело електроенергії, не продукуючи небезпечні нейтрони.

Гелій-3 можна використовувати в реакціях синтезу за однією з реакцій

: <sup>2</sup>H + <sup>3</sup>He → <sup>4</sup>He + <sup>1</sup>''p'' + 18,3&nbsp;МеВ

або

: <sup>3</sup>He + <sup>3</sup>He → <sup>4</sup>He + 2 <sup>1</sup>''p'' + 12,86&nbsp;МеВ.
У процесі традиційного термоядерного синтезу дейтерію і тритію («D-T») утворюються енергійні нейтрони, які забруднюють компоненти реактора радіоактивними {{Не перекладено|Продукт активації|продуктами активації|en|Activation product}}. Синтез гелію-3 привабливий тим, що в результаті цієї реакції {{Не перекладено|Анейтронний ядерний синтез|не утворюються нейтрони|en|Aneutronic fusion}}, а отже, не відбувається й радіоактивного забруднення. Гелій-3 сам по собі не є радіоактивним. Єдиний високоенергетичний побічний продукт, [[протон]], на відміну від нейтрона, є зарядженою частинкою, а отже, його можна утримувати за допомогою електричних і магнітних полів. Енергія імпульсу цього протона, створеного в процесі синтезу, взаємодіятиме з електромагнітним полем, яке його утримує, що дає змогу безпосередньо виробляти чисту електроенергію<ref>https://web.archive.org/web/20070703200103/http://fti.neep.wisc.edu/presentations/jfs_ieee0904.pdf</ref>.

Через вищий [[кулонівський бар'єр]] температура, необхідна для синтезу <sup>2</sup>H + <sup>3</sup>He, набагато вища, ніж для звичайного D-T-синтезу. Ба більше, оскільки для синтезу обидва реагенти повинні бути змішані, відбуватимуться реакції не лише D + T, а й між ядрами того самого реагенту&nbsp;— D + D та T + T, а реакція D + D (<sup>2</sup>H + <sup>2</sup>H) супроводжується утворенням нейтрона. Швидкість реакції залежить від температури, але швидкість реакції D + <sup>3</sup>He ніколи не перевищує швидкість реакції D + D більше, ніж в 3,56 раза (див. графік праворуч). Тому термоядерний синтез із використанням палива D + <sup>3</sup>He при правильній температурі та збідненій паливній суміші може виробляти набагато менший потік нейтронів, ніж D-T-синтез, але через утворення нейтрона він не є чистим, що зводить нанівець його привабливість, принаймні частково.

Друга можливість&nbsp;— злиття <sup>3</sup>He із самим собою (<sup>3</sup>He + <sup>3</sup>He)&nbsp;— вимагає ще вищих температур (адже в цьому разі обидва реагенти мають заряд +2), а отже, її реалізація є ще складнішою, ніж реакція D + <sup>3</sup>He. Однак у цій реакції не утворюються нейтрони, а протони, оскільки вони є зарядженими частинками, можна утримувати за допомогою електричних і магнітних полів. Отже, ця реакція уможливлює пряме генерування електроенергії. Термоядерний синтез <sup>3</sup>He + <sup>3</sup>He можливий (це вже продемонстровано в лабораторних умовах) і має величезні переваги, але його прибуткове комерційне застосування буде досягнуто через багато років<ref>https://www.technologyreview.com/energy/19296/{{Недоступне посилання}}</ref>.

Обсяги гелію-3, необхідні для заміни традиційних видів палива, є значними порівняно з наявними на сьогодні. Загальна кількість енергії, яка виробляється в реакції <sup>2</sup>D + <sup>3</sup>He, становить 18,4&nbsp;[[Електронвольт|мегаелектронвольт]], що відповідає приблизно 493 [[Ват-година|мегават-годинам]] (4,93×10<sup>8</sup> Вт·год) на три грами (один [[моль]]) <sup>3</sup>He. Якби всю цю енергію можна було перетворити на електричну зі 100%-вою ефективністю (що фізично неможливо), це відповідало б приблизно 30 хвилинам роботи гігаватної електростанції на один моль <sup>3</sup>He. Таким чином, для річного виробництва (за витрати 6 грамів на кожну годину роботи) знадобилося б 52,5 кілограма гелію-3.
[[Файл:Fusion_rxnrate.svg|праворуч|міні|300x300пкс|Швидкість реакції термоядерного синтезу швидко зростає з температурою, поки не досягне максимуму, а потім поступово спадає. Вона досягає піка при нижчій температурі (близько 70&nbsp;кеВ, або 800&nbsp;млн&nbsp;К) і при вищому значенні, ніж в інших реакціях, які зазвичай розглядаються для визначення енергії термоядерного синтезу.]]
Кількість палива, необхідного для великомасштабних застосувань, можна також виразити через загальне споживання: споживання електроенергії 107 мільйонами американських домогосподарств (за даними [[Управління енергетичної інформації]] США) у 2001 році становило 1140&nbsp;млрд кВт·год (1,14×10<sup>15</sup> Вт·год). Якщо припустити, ефективність перетворення є 100%-вою, то для цього сегмента енергетичного попиту США знадобиться 6,7 тонни гелію-3 на рік, або, за більш реалістичної ефективності перетворення з урахування втрат під час передавання від виробників до кінцевих споживачів,&nbsp;— 15—20 тонн на рік.

Підхід другого покоління до керованого термоядерного синтезу передбачає поєднання гелію-3 і дейтерію, <sup>2</sup>D. У результаті цієї реакції утворюється альфа-частинка і високоенергетичний протон. Найважливіша потенційна перевага цієї реакції термоядерного синтезу для виробництва енергії, а також інших застосувань полягає в її сумісності з використанням [[Електростатика|електростатичних полів]] для керування іонами палива і протонами синтезу. Завдяки використанню [[Хімія твердого тіла|твердотільних перетворювальних матеріалів]] та інших технологій з'являється можливість перетворювати кінетичну енергію високошвидкісних протонів&nbsp;— позитивно заряджених частинок&nbsp;— безпосередньо в електричний струм. Потенційна ефективність перетворення може досягати 70&nbsp;%, оскільки зникає потреба спершу перетворювати енергію протонів на тепло, а потім тепло на електричний струм за допомогою електричного генератора.

=== Електростанції, які працюють на гелії-3 ===
Про можливості електростанцій на гелії-3 було багато заяв. На думку їх прихильників, термоядерні електростанції, які працюють на дейтерії і гелії-3, потребуватимуть нижчих капітальних та експлуатаційних витрат, ніж їхні конкуренти, завдяки меншій технічній складності, вищій ефективності перетворення, меншим розмірам, відсутності радіоактивного палива, відсутності [[Радіоактивне зараження|забруднення повітря і води]], а також низьким вимогам до заховання [[Радіоактивні відходи|радіоактивних відходів]]. За останніми оцінками, для розробки й будівництва першої електростанції на основі термоядерного синтезу гелію-3 знадобиться близько 6&nbsp;млрд дол. інвестицій. Фінансова беззбитковість за сьогоднішніх оптових цін на електроенергію (0,05&nbsp;долара за кіловат-годину) настане після того, як в експлуатацію будуть введені п'ять 1-гігаватних електростанцій, які замінять старі традиційні електростанції або задовольнять новий попит<ref>{{Cite web|url=http://www.popularmechanics.com/science/air_space/1283056.html?page=4|title=Mining The Moon - Popular Mechanics|date=2007-08-14|website=web.archive.org|access-date=2024-04-06|archive-date=2007-08-14|archive-url=https://web.archive.org/web/20070814162104/http://www.popularmechanics.com/science/air_space/1283056.html?page=4|url-status=dead}}</ref>.

Утім, реальність не така однозначна. Найбільш інноваційні програми термоядерного синтезу у світі передбачають [[інерційне утримання плазми]] (наприклад, [[Національний комплекс лазерних термоядерних реакцій]]) або магнітний термоядерний синтез (наприклад, [[Міжнародний експериментальний термоядерний реактор]] і [[Wendelstein 7-X]]). Для першого з цих способів не розроблено чіткої дорожньої карти виробництва електроенергії. Щодо другого, комерційне виробництво електроенергії не очікується раніше 2050 року<ref>{{Cite web|url=http://www.iter.org/PROJ/Pages/ITERAndBeyond.aspx|title=Pages - ITERAndBeyond|date=2009-05-20|website=web.archive.org|access-date=2024-04-07|archive-date=2009-05-20|archive-url=https://web.archive.org/web/20090520151601/http://www.iter.org/PROJ/Pages/ITERAndBeyond.aspx|url-status=bot: unknown}}</ref>. В обох випадках йдеться про найпростіший тип термоядерного синтезу&nbsp;— D + T. Причиною цього є дуже низький кулонівський бар'єр для цієї реакції; для реакції D + <sup>3</sup>He бар'єр набагато вищий, а для <sup>3</sup>He + <sup>3</sup>He&nbsp;— ще вищий.

Величезна вартість таких реакторів, як ІТЕР і Національний комплекс лазерних термоядерних реакцій, значною мірою пов'язана з їхніми величезними розмірами, але для масштабування до вищих температур плазми потрібні ще більші реактори. Протони з енергією 14,7&nbsp;МеВ, альфа-частинки з енергією 3,6&nbsp;МеВ від синтезу D + <sup>3</sup>He, а також вища ефективність перетворення&nbsp;— усе це означає, що з кілограма речовини видобувається більше електроенергії, ніж при синтезі D + T (17,6&nbsp;МеВ), але не набагато більше. Ще одним недоліком є те, що швидкість реакції синтезу гелію-3 не є особливо високою, що вимагає більшого реактора або більшої кількості реакторів для виробництва такої ж кількості електроенергії.

=== Альтернативи гелію-3 ===
Щоб обійти проблему величезних електростанцій, економічна неефективність яких неочевидна навіть для синтезу D + T, не кажучи вже про набагато складніший синтез D + <sup>3</sup>He, запропоновано низку інших типів реакторів&nbsp;— [[фузор]], [[полівелл]], {{Не перекладено|Щільний плазмовий фокус|щільний плазмовий фокус|en|Dense plasma focus}} (''DPF'') і багато інших. Утім, чимало з цих концепцій мають фундаментальні проблеми з досягненням чистого приросту енергії і, як правило, вони передбачають досягнення термоядерного синтезу в умовах теплової нерівноваги, що потенційно може виявитися неможливим<ref>https://dspace.mit.edu/handle/1721.1/29869</ref>. Як наслідок, реалізація цих перспективних програм супроводжується проблемами з фінансуванням, незважаючи на їхні порівняно невеликиі бюджети. Однак, на відміну від «великих» і «гарячих» систем термоядерного синтезу, такі системи, якщо їх вдасться реалізувати, здатні масштабуватися до {{Не перекладено|Безнейтронний ядерний синтез|безнейтронного ядерного синтезу|en|Aneutronic fusion}} з вищим бар'єром, і тому їхні прихильники, як правило, пропагують синтез за формулою ''p'' + <sup>11</sup>B (протон + бор-11), який не потребує таких екзотичних видів палива, як гелій-3.

== Гелій-3 на інших космічних тілах ==

=== Місяць ===
Матеріали на поверхні Місяця, розташовані в освітлених Сонцем ділянках, містять гелій-3 у концентрації від 1,4 до 15 частин на мільярд<ref>{{Cite web|url=http://fti.neep.wisc.edu/Research/he3_pubs.html|title=FTI Research: Lunar Mining of Helium-3: publications|date=2006-09-04|website=web.archive.org|access-date=2024-04-09|archive-date=2006-09-04|archive-url=https://web.archive.org/web/20060904144943/http://fti.neep.wisc.edu/Research/he3_pubs.html|url-status=dead}}</ref><ref>https://www.lpi.usra.edu/meetings/lpsc2007/pdf/2175.pdf</ref>; у постійно затінених регіонах концентрація може досягати 50 частин на мільярд<ref>{{Cite news|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0019103509005235|title=3He in permanently shadowed lunar polar surfaces|last=Cocks|first=Franklin Hadley|date=2010-04-01|pages=778–779|work=Icarus|volume=206|doi=10.1016/j.icarus.2009.12.032|issn=0019-1035|issue=2|access-date=2024-04-09}}</ref>. Ряд людей, зокрема Джеральд Кульчинський (''Gerald Kulcinski'') в 1986 році<ref>{{Cite web|url=https://www.thespacereview.com/article/536/1|title=The Space Review: A fascinating hour with Gerald Kulcinski|website=www.thespacereview.com|access-date=2024-04-09}}</ref>, запропонували [[Дослідження Місяця|досліджувати Місяць]], видобувати місячний [[реголіт]] і використовувати гелій-3, який у ньому міститься, для термоядерного синтезу. Через низьку концентрацію гелію-3 будь-якому гірничодобувному обладнанню доведеться переробляти надзвичайно велику кількість реголіту (понад 150 тонн реголіту для отримання одного грама гелію-3)<ref>https://web.archive.org/web/20190120035522/http://fti.neep.wisc.edu/pdf/wcsar9311-2.pdf</ref>.

Першочерговим завданням першого місячного зонду [[Індійська організація космічних досліджень і розробок|Індійської організації космічних досліджень і розробок]] (ISRO) під назвою «[[Чандраян-1]]», запущеного 22 жовтня 2008 року<ref>{{Cite web|url=http://isro.gov.in/pressrelease/scripts/pressreleasein.aspx?Oct22_2008|title=Welcome To ISRO :: Press Release :: October 22, 2008|date=2012-01-07|website=web.archive.org|access-date=2024-04-10|archive-date=2012-01-07|archive-url=https://web.archive.org/web/20120107014114/http://isro.gov.in/pressrelease/scripts/pressreleasein.aspx?Oct22_2008|url-status=bot: unknown}}</ref>, як повідомлялося в деяких джерелах, було картування поверхні Місяця з метою пошуку мінералів, що містять гелій-3<ref>{{Cite news|url=https://economictimes.indiatimes.com/with-he-3-on-mind-india-gets-ready-for-lunar-mission/articleshow/3500270.cms|title=With He-3 on mind, India gets ready for lunar mission|date=2008-09-19|work=The Economic Times|issn=0013-0389|access-date=2024-04-10}}</ref>. В офіційному переліку цілей проєкту така мета не згадується, хоча багато встановленої на ньому наукового обладнання має застосування, пов'язане з гелієм-3<ref>{{Cite web|url=http://www.isro.org/Chandrayaan/htmls/objective_scientific.htm|title=Scientific|date=2009-10-12|website=web.archive.org|access-date=2024-04-10|archive-date=2009-10-12|archive-url=https://web.archive.org/web/20091012110215/http://www.isro.org/Chandrayaan/htmls/objective_scientific.htm|url-status=bot: unknown}}</ref><ref>{{Cite web|url=https://luna-ci.blogspot.com/2008/11/chandrayaan-1-payload-feature-2-sub-kev.html|title=Luna C/I:: Chandrayaan-1 Payload Feature #2: Sub KeV Atom Reflecting Analyser (SARA)|last=Nick|date=2008-11-12|website=Luna C/I|access-date=2024-04-10}}</ref>.

[[Космохімія|Космо-]] і [[Геохімія|геохімік]] {{Не перекладено|Оуян Цзиюань|Оуян Цзиюань|en|Ouyang Ziyuan}} з [[Китайська академія наук|Китайської академії наук]], який нині очолює [[Китайська програма дослідження Місяця|Китайську програму дослідження Місяця]], уже неодноразово заявляв, що однією з головних цілей програми буде видобуток гелію-3, з якого<blockquote>…щороку три польоти космічних шатлів могли б приносити достатньо палива для всього людства<ref>{{Cite web|url=http://www.chinadaily.com.cn/cndy/2006-07/26/content_649325.htm|title=He asked for the moon-and got it|website=www.chinadaily.com.cn|access-date=2024-04-12}}</ref>.</blockquote>У січні 2006 року російська космічна компанія [[Ракетно-космічна корпорація «Енергія» імені С. П. Корольова|РКК «Енергія»]] оголосила, що вважає місячний гелій-3 потенційним економічним ресурсом, видобування якого можна буде почати до 2020 року<ref>{{Cite web|url=http://www.space.com/news/ap_060126_russia_moon.html|title=SPACE.com -- Russian Rocket Builder Aims for Moon Base by 2015, Reports Say|date=2008-08-09|website=web.archive.org|access-date=2024-04-12|archive-date=2008-08-09|archive-url=https://web.archive.org/web/20080809210848/http://www.space.com/news/ap_060126_russia_moon.html|url-status=bot: unknown}}</ref> за наявності фінансування<ref>{{Cite web|url=https://www.thespacereview.com/article/551/1|title=The Space Review: Moonscam: Russians try to sell the Moon for foreign cash|website=www.thespacereview.com|access-date=2024-04-12}}</ref><ref>{{Cite web|url=https://www.thespacereview.com/article/824/1|title=The Space Review: Death throes and grand delusions|website=www.thespacereview.com|access-date=2024-04-12}}</ref>.

Не всі згодні, що видобуток місячного гелію-3 можливий і навіть що на нього буде попит для термоядерного синтезу. Зокрема, {{Не перекладено|Дуейн Дей|Дуейн Дей|en|Dwayne A. Day}} у своїй статті 2015 року в онлайн-журналі {{Не перекладено|The Space Review|The Space Review|en|The Space Review}} характеризує видобуток гелію-3 на Місяці з метою його використання в термоядерному синтезі як мрію про неперевірену магічну технологію, ставить під сумнів доцільність цього задуму і вказує, що видобуток гелію-3 на Землі міг би бути ефективнішим<ref>{{Cite web|url=https://www.thespacereview.com/article/2834/1|title=The Space Review: The helium-3 incantation|website=www.thespacereview.com|access-date=2024-04-12}}</ref>.

=== Газові гіганти ===
Існують пропозиції видобувати гелій-3 на [[Газові гіганти|газових гігантах]]<ref>{{Cite web|url=http://gltrs.grc.nasa.gov/reports/2006/TM-2006-214122.pdf|title=Wayback Machine|website=web.archive.org|access-date=2024-04-12|archive-date=2009-03-27|archive-url=https://web.archive.org/web/20090327051914/http://gltrs.grc.nasa.gov/reports/2006/TM-2006-214122.pdf|url-status=dead}}</ref>. Наприклад, гіпотетичний міжзоряний зонд «<nowiki/>[[Дедал (проєкт)|Дедал]]<nowiki/>», розроблюваний [[Британське міжпланетне товариство|Британським міжпланетним товариством]]<ref>{{Cite web|url=https://bis-space.com/shop/product/project-daedalus-demonstrating-the-engineering-feasibility-of-interstellar-travel/|title=Project Daedalus: Demonstrating the Engineering Feasibility of Interstellar Travel – BIS Shop|website=bis-space.com|access-date=2024-04-12}}</ref>, передбачає заправку гелієм-3 зі спеціальних «шахт» в [[Атмосфера Юпітера|атмосфері Юпітера]]<ref>{{Cite web|url=https://www.damninteresting.com/the-daedalus-starship/|title=The Daedalus Starship|website=Damn Interesting|language=en-US|access-date=2024-04-12}}</ref>.

== Джерела ==
# Dobbs E. R. [http://books.google.ru/books?id=Akaa4-2K0R4C Helium Three.]&nbsp;— Oxford University press, 2000. ISBN 0-19-850640-6
# [[Галімов Ерік Михайлович|Галимов Э. М.]] [http://rareearth.ru/ru/pub/20140505/00718.html Если у тебя есть энергия, ты можешь извлечь всё] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20141226014548/http://rareearth.ru/ru/pub/20140505/00718.html |date=26 грудня 2014 }}&nbsp;— Редкие земли. 2014. №&nbsp;2.&nbsp;— С.&nbsp;6—12.
# [http://fas.org/sgp/crs/misc/R41419.pdf The Helium-3 Shortage: Supply, Demand, and Options for Congress] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20150924133424/http://www.fas.org/sgp/crs/misc/R41419.pdf |date=24 вересня 2015 }} // FAS, December 22, 2010 {{ref-en}}

== Посилання ==
* [https://www.britannica.com/science/helium-3 Helium-3] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200804135737/https://www.britannica.com/science/helium-3 |date=4 серпня 2020 }} // Britannica
* [http://ua-referat.com/Гелій_призначення_і_властивості Гелій: призначення і властивості] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20160927133355/http://ua-referat.com/Гелій_призначення_і_властивості |date=27 вересня 2016 }}
* [https://web.archive.org/web/20160821191124/http://www.vinnikiplus.in.ua/primxi-prirodi/shho-gelij-mozhe-rozpovisti-pro-vulkani Що гелій може розповісти про вулкани]

== Примітки ==
{{reflist}}

{{Бібліоінформація}}

[[Категорія:Ізотопи гелію]]
[[Категорія:Термоядерне паливо]]