A jó orvos, hélium-3-Popular Mechanics magazin
A teljes összeg a hélium-3-atmoszférában a föld becsült csak 35 000 tonna. A flow a köpeny a légkörben (via vulkánok és hibák az agykéregben) a több kilogramm évente. A Hold regolith hélium-3 fokozatosan felhalmozódott több százmillió éves expozíció a napszél. Ennek eredményeként, a Hold ton csomó tartalmazott 0,01 g hélium-3 és a hélium-G 28 4; Ez izotóparány (
0,04%) szignifikánsan magasabb volt, mint a légkörben.
Ambiciózus tervek bányászat hélium-3-on a hold, teljes komolysággal, hogy ne csak a vezetők a teret (Magyarország és az Egyesült Államok), hanem az újonnan (Kína és India) kapcsolatos reményeket, ami alapján az energia izotóp. Nukleáris reakció 3He + D → 4He + p számos előnnyel rendelkezik a legtöbb elérhető földi körülmények deutérium-trícium reakció a T + D → 4He + n.
Ezek az előnyök közé tartozik a tízszer kisebb neutronfluxus a reakcióelegyből, ami drasztikusan csökkenti az indukált radioaktivitással és lebomlását szerkezeti anyagok a reaktor. Továbbá, az egyik a reakciótermékek - protonok - eltérően neutronok elfogják, és könnyen tudja használni, hogy további villamos. És ahol a hélium-3 és a deutérium inaktívak, tárolása nem igényel különleges óvintézkedések, miközben a reaktor magja baleset nyomásmentesítés kibocsátott radioaktivitás közel nulla. Van hélium-deutérium reakció és komoly hátránya - több jelentősen magas hőmérsékleti küszöbérték (előírja, körülbelül egymilliárd fokos hőmérsékletet a a reakció kezdete).
Míg az összes ez a jövő, a hélium-3 rendkívül kereslet most. Azonban nem a hatalomért, és a nukleáris fizika, kriogén ipar és az orvostudomány.
Mágneses rezonancia képalkotás
Bemutatása óta orvosi mágneses rezonanciás képalkotás (MRI) vált az egyik legfontosabb diagnosztikai módszerek, amelyek lehetővé teszik, anélkül, hogy kárt nézni „belső” a különböző szervekben.
Körülbelül 70% a humán testtömeg számlák hidrogénatom, melynek magja, proton, és van egy bizonyos centrifugálás a kapcsolódó mágneses pillanatok. Ha egy proton helyezzük egy külső állandó mágneses tér, a spin és a mágneses pillanatban orientált mentén egy olyan területen, vagy felé, ahol a proton energia az első esetben kisebb lesz, mint a második. Proton lehet fordítani egy első állapot, hogy egy második, halad, hogy egy jól meghatározott energia egyenlő a különbség az energia szintjét - például besugározzuk sugarakkal elektromágneses erőtér frekvenciájának.
Úgy tervezték, és az MRI, de rájön, nincs különleges protonok. Ha egy mintát tartalmazó nagyszámú protonok egy erős mágneses mező, a protonok száma mágneses pillanatban felé, és végig a területen nagyjából megegyezik. Ha a start az besugárzott minta elektromágneses sugárzás szigorúan meghatározott frekvencián, a protonok mágneses momentum (és centrifugálás) „valamint a mező” fordított befejező pozíció „a pályára.” Tehát van egy rezonancia energia elnyelését, és a folyamat során visszatér az eredeti állapot, az úgynevezett relaxációs, - újra-emissziója előállított energia, amely kimutatható. Ezt a jelenséget nevezik a nukleáris mágneses rezonancia, NMR. Az átlagos polarizációja az anyag, amely meghatározza a hasznos jel, az NMR, egyenesen arányos a külső mágneses mező. Ahhoz, hogy egy jelet, amelyet érzékelni lehet, és elkülönül a zaj van szükség, mert a szupravezető mágnes - csak ő képes mágneses teret hoznak létre a rendelést 1-3 Tesla.
mágneses gáz
MR szkenner „látja” a felhalmozási protonok ezért kiválóan alkalmas a tanulmány és diagnosztizálására a lágy szövetek és szervek, amelyek tartalmaznak nagy mennyiségű hidrogén (elsősorban a víz formájában), és azt is lehetővé teszi, hogy különbséget a mágneses tulajdonságait a molekulák. Ezen a módon lehetőség van arra, például, hogy megkülönböztessük az artériás vér tartalmazó hemoglobin (alap oxigénhordozót, vér) a vénás tartalmazó paramágneses deoxihemoglobin, - ennek alapján fMRI (funkcionális MRI), amely lehetővé teszi, hogy nyomon követni a tevékenység agyi neuronok.
De, sajnos, egy ilyen csodálatos technikát, MRI, hogy nem alkalmas a tanulmány a levegővel teli tüdő (akkor is, ha tele van a hidrogén, a jelet a gáznemű közeg alacsony sűrűsége túl gyenge háttérzajaihoz). Igen, és a lágy tüdőszövet nem jól látható MRI, ahogy vannak „porózus”, és alig tartalmaz hidrogént.
Lehetséges, hogy ezt a korlátozást? Lehetőség van, ha az általunk használt „mágnesezett” gáz - ebben az esetben az átlagos polarizáció meghatároztuk, hogy nincs egy külső területen, úgy, hogy az összes (vagy majdnem minden) a mágneses pillanatok vannak orientálva azonos irányba. Ez nem sci-fi: 1966 francia fizikus Alfred Kastler-ben elnyerte a Nobel-díjat a megfogalmazás „a felfedezése és fejlesztése optikai módszerek tanulmányozására Hertzian rezonanciák atom”. Dolgozott optikai polarizációs centrifugálás rendszerek - azaz csak „mágnesezés” a gázok (különösen, hélium-3) optikai pumpálás rezonáns foton abszorpciós körkörös polarizációt.
lélegezzen mélyeket
Azonban, az MRI nem egészen szabvány - a technika alapult a válasz nem hidrogén atommag (protonok), és a magok a xenon-129. Ezen kívül, a gáz nem volt egészen normális, és hiperpolarizált, azaz előre „mágnesezett”. Így született meg egy új diagnosztikai módszer, amely hamarosan kezdték használni a humán gyógyászatban.
Hiperpolarizált gáz (általában kevert oxigén) jut el a legtávolabbi zugában a tüdőben, ami lehetővé teszi, hogy az MRI kép felbontása egy nagyságrenddel nagyobb, mint a legjobb X-ray képek. Akkor is építeni egy részletes térképet a oxigén parciális nyomása az egyes területeken a tüdő, majd következtetéseket levonni a minőségi véráramlást és az oxigén diffúzió a hajszálerekben. Ez a technika lehetővé teszi számunkra, hogy tanulmányozza a természet tüdőventilációs asztmás betegeknél és ellenőrzés során a légzés kritikus állapotú betegek az alveoláris szinten.
Előnyei MRI segítségével hiperpolarizált gázok nem ér véget. Mivel a gáz hiperpolarizálása, a hasznos jel szintje lényegesen magasabb (körülbelül 10000-szor). Ez azt jelenti, hogy nincs szükség nagyon erős mágneses mezők, és vezet az építési úgynevezett alacsony mező MRI - ezek olcsóbbak, mozgékonyabb és sokkal tágasabb. Az ilyen létesítmények, elektromágnesek használnak, ami egy területen a sorrendben 0,005 tesla, ami százszor gyengébb, mint a hagyományos MR.
Egy kis akadály
Bár a korai kísérletek ezen a területen végzett hiperpolarizált xenon-129 volt, hamar felváltotta a hélium-3. Ez biztos, élesebb képeket produkál, mint a xenon-129, három alkalommal a mágneses momentum, ami egy erősebb jelet az NMR. Továbbá, dúsítása xenon-129 közelsége miatt a többi tömegszámú izotópok xenon - költséges eljárás, és az elérhető polarizáció a gáz lényegesen alacsonyabb, mint a hélium-3. Sőt, xenon-129 nyugtató hatású.
De ha kis területen szkennerek egyszerű és olcsó, miért végzett MRI hiperpolarizált hélium módszert nem használják ma minden klinikán? Van egy akadályt. De mi!
Az örökölt a hidegháború
Azonban van remény. Ezek azonban nem kerülnek bevezetésre a Hold hélium-3 (a termelés továbbra is távolinak tűnik), és a trícium keletkezik nagy reaktorok, mint például a CANDU, amelyek működtetése Kanada, Argentína, Románia, Kína és Dél-Korea.