DE WEDDENSCHAP - MARE 2, 11 september
2003
Graven naar helium op de maan
Wie: prof.dr. Giorgio Frossati,
hoogleraar lage temperaturenfysica
Wedt dat: ‘We binnen tien jaar
naar de maan gaan‘
Inzet: ‘Ik kan echt niets bedenken. De eer. Nee,
mag dat niet? Nou ja, ik weet echt niets.‘ (Frossati wedt om een mooie, gekoelde
fles witte Frascati, red.)
Verliest als: ‘Er over vijf jaar nog geen
beslissing is genomen om een ruimtevaartuig maan-monsters op te laten halen van
de maan.‘
‘Toevallig zit ik in een werkgroep van ‘visionairen‘, bij de
ESA, de Europese ruimtevaartorganisatie, die plannen maakt om weer terug te gaan
naar de maan. Eerst onbemand met sondes, maar later bemand. Zelfs permanente
maanbases in 2025 zijn niet uitgesloten.
Een doel zou kunnen zijn om op de
maan helium-3 te winnen, voor kernfusie. Helium-3 is een isotoop van helium, een
variant van het element die op aarde nauwelijks voorkomt, maar die wel in de
maanbodem zit.
Het voordeel van helium-3 is dat het zich leent voor schone
kernfusie. Veel mensen zien kernfusie, het samensmelten van atoomkernen bij
extreem grote en hitte, als de vrijwel onbeperkte energiebron van de toekomst.
Het voordeel van de samensmelting van helium-3 met deuterium (ook een isotoop,
van het element waterstof, red.) is dat er weinig neutronen bij vrij komen.
Bij de fusiereactie waarmee nu vooral wordt geëxperimenteerd, deuterium plus
deuterium, komen wel veel neutronen vrij, die de schil van de reactor langzaam
radioactief maken. Na een aantal jaren moet die dan als radioactief afval worden
behandeld.
Helium-3 met deuterium heeft dat nadeel niet, en bovendien komt
de fusie-energie vrij als elektrisch geladen alfa-deeltjes en protonen, zodat je
de energie rechtstreeks via een elektrisch circuit kunt aftappen.
De energie
van de deuterium-deuterium-reactie zit juist in de elektrisch neutrale
neutronen, waarvan je de hitte met verlies en extra apparatuur om moet zetten in
elektriciteit.
Een groot nadeel van helium-3 is wel dat het op aarde extreem
weinig voorkomt. Op aarde is er ongeveer honderdvijftig kilo, vooral afkomstig
van de nucleaire - en atoomwapenindustrie. Dus moeten we naar de maan, waar
ongeveer een miljoen ton helium-3 in de bovenste bodemlaag zou moeten zitten.
De helium-3 atomen komen in een continue stroom van de zon aangeblazen, en
hopen zich al miljarden jaren op in de maanbodem. De aarde wordt beschermd tegen
deze ‘zonnewind‘ door haar magnetisch veld.
Als je dat gesteente afgraaft,
en verhit, zijn gassen als helium eruit te winnen. Een klein gedeelte daarvan is
helium-3, maar hopelijk is dat genoeg om het hele proces aantrekkelijk te maken.
Dat moeten we natuurlijk eerst onderzoeken: hoeveel helium-3 is er eigenlijk,
waar zit het, en is het economisch te winnen?
Dus ik zeg niet dat we over
tien jaar heliummijnen op de maan hebben, maar wel dat we zeker teruggaan om het
te onderzoeken. Wat ik daar als lage-temperaturenfysicus mee te maken heb? Aan
boord van die commissie zit ik vooral al als helium-expert. In mijn tak van
natuurkunde doen we veel onderzoek met helium, ook helium-3, dat bij extreem
lage temperaturen bijzondere quantummechanische verschijnselen laat zien.
Vandaar.‘
Bruno van Wayenburg
Wilt u deze weddenschap aangaan, of zelf een weddenschap voorstellen?
weddenschap@mare.leidenuniv.nl 