制造氫的同位素氚

目前可供獲得的He-3基本上都是通過氚的衰變得到的，而氚通過鋰的同位素Li-6 俘獲中子反應產生。氚是一種極為重要的核武器原料：主要用于制造氫彈和提高原子彈裂變裝料的利用率，以提高裂變武器和熱核武器的爆知當量，便之小型化。由于氚具有放射性，不穩定，除了技術尚不成熟的海水提取法之外，直接從自然界中提取氦-3幾乎不可能。目前核武器所需的氚都是人生產的，即利用中和He-3反應生產氚。

激光放大器工質

在電子光學中，稀有氣體的混合物被廣泛用作激光放大器中的!在物質，He-3 是其中重要的組分。有文獻報道了一例泵浦(Reactor pumped las en) He-3- Ar- Xe激光實驗， 它利用熱中子和HE-3 的核反應功能來實現其功能

  N+  He-3  → p + H3 + 0.76Mev 

（ n : 中子，  p ： 質子 ）

表面探針

在表面科學中，由于He-3原子具有高度的表面靈敏度和完全的情性，可以作為很好的表面探針，而He-3自旋回聲(spin echo) 技術則成為研究表面內和表面上緩慢運動的理想方法。

尋找宇宙暗物質

天體物理上發現的實物證據有力地支持著關于在銀河系的光環中存在非重子暗物質的論斷。在一些實驗工作6) 的基礎上， May et等提出利用超流He-3作為靈敏的工作介質用于搜尋超宇稱暗物質(Supersymmetric DarkMatter) 的基本設想； 。之后， 他們報道了·個直接尋找暗物質的新型探測器計劃——MACHe-3(Matrix of Cells of superfluid He-3) ”， MACHe-3由1000個基本超流He-3單元組成，每個單元是一個體積約125mm的銅制立方體，其中充注了B相的超流體He-3。之所以采用He-3，是因為：①考慮到背景抑制等因素..超流He-3可以獲得極高的純度，其中唯一的雜質是He-4，而它可以被忽略不計，這樣一來，流體介質中沒有來自放射性物質的污染，這正是作為靈敏介質所必須具備的條件。(2)考慮到中性伴隨子(Neutralino) 探測的優點是雙重的。首先， 最大反沖能量只和中性伴隨子的質量有輕微的依賴關系。從對撞機實驗的最新結果”來看， 靶核(m=2.81GeV/e) 要比進來的中性伴隨子(M， ≥32GeV/c2) 小得多。第二， He-3是1/2自旋的核子， He-3探測器主要對軸向作用敏感，這一點使得該儀器和其他儀器不同。

氦-3同位素質譜儀測定技術

He-3是用于考古、地質、水文等領域同位素質譜學研究的一個極有價值的樣本。人們普遍認為，He-3是原始的，自地球形成以來就殘留在地球內部；而He-4是放射成因產物.，在漫長的地質歷史過程中，He-3和He-4不斷通過斷裂帶的裂隙通道向地表擴散，但由于放射性物質的作用，又不斷地使得He-4在地殼中累積。因此，在不同的地質構造環境中，斷層構造活動的強烈差異、介質的滲透系數不同以及封存條件的不一致，導致地質樣品中He-3/He-4、He-4/Ne”比值明顯不同。通過設計一臺用于地學研究的He-3/He-4比值質譜計，便可測定一些地區不同地質環境、不同物質來源樣品中的He-3/He-4比值，從而為地質分析提供參考依據。

利用氦-3研究太陽的特征

太陽中的熱核反應產生了大量的He-3粒子。通過分析太陽光譜中He-3成分的特征，可以間接研究太陽的行為。自Schaeffer和Zah ringer 1”于1962年首次發現太陽高能粒子中He-3豐度的大幅富集現象之后，人們從實驗觀測和發展理論模型兩個方面對太陽He-3富化行為進行了大量的研究，這些結果對了解太陽的運行和發展規律提供了重要的參考線索。例如，有文獻]研究了太陽中心He-3反應擴散系統的非線性特性，發現太陽中心有“匯”速度場可以導致He-3核反應擴散系統失去穩定性，He-3的粒子數密度在狀態轉變過程中不守恒，密度總量增大了。換句話說，太陽中心He-3的密度通過反應擴散對流系統的非線性動力學被增強，從而可抑制Be’和B太陽中微子的產生。

氦-3中子探測器

在過去20多年間，中子探測技術得到不斷的細化，這一進展主要歸功于對中子結構、動力學、合成物、凝聚態物質磁化作用以及與高強度中子源的開發和建設相結合等中子技術的研究。中子探測在核醫學及臨床診斷、核電站安全檢測系統、環境檢測系統、核爆及隱藏核材料探測、空間物理學、航天航空和工業應用等眾多領域都有著極其重要的意義。

自2001年的恐怖襲擊以來，國土安全部就開始在邊境與全國各地都布設了中子正比計數器，以防對钚或其他武器材料的走私行為；并要求每年將20,000到25,000升3He用于這些計數器的消耗。美國還希望其他國家也將此種計數器布設在口岸處。

完美能源氦-3的獲取， 中國已經在行動

3He是氚衰變的產物，它是從核武器中收集而來的。在核武器中，氚被用來產生中子以提升钚的爆炸性。直到1988年，氚的制造一直是用于支持美國核武器計劃，因為它是提升武器威力的一個關鍵組成部分。自冷戰結束以來，美國已經減少其核武庫，從而使得氚和He-3的量都減少。同時，He-3的需求卻升高。氦-3在地球上含量非常少，人們已經把目光投向了月球，2007年“嫦娥一號”的發射，再掀氦-3探測高潮。在對“嫦娥一號”探月衛星微波數據進行一年多的分析后，發現月壤的氦-3 (He-3)存量預計達100萬噸，轉化成核能后足夠地球使用1萬年。

       （圖為典型的稀釋制冷機低溫探桿）

理想的聚變能資源

He-3的一個非常吸引人的應用是它可作為理想的聚變反應材料，以D-He-3為燃料

的聚變反應堆可以產生潔凈和安全的聚變能。D-He-3聚變的主反應過程為

D+He-3--p(14.7MeV)      ---  AA

反應無放射性產物，產生的中子功率、激活放射性，衰變熱以及材料輻射損傷都要比其他的聚變反應小得多。估算表明，中子功率古D-He-3聚變功率之比在5%左右”這就降低了對堆體輻射屏蔽的要求，同時部件壽命和磁場利用率都可以提高。由式(AA)可見，反應過程伴隨著巨大的能量釋放。據估算，如果采用D-He-3核聚變發電， 1992年中國的用電總量只需8tHe-3就可滿足要求， 而全世界的年用電需求也基本上相當為100T左右He-3的用量。月球表面的月壤中含有豐富的He-3，資源總量可達100萬1-500萬L這將為解決人類能源危機提供一條極具潛力的途徑.

氦-3核磁共振

由于He-3量子上屬于奇自旋， 具有核磁矩， 因此在磁場中能夠發生核磁共振(NMR， Nuclear Magnetic Resonance) 。磁共振成像(MRI， Magnetic Resonance Imaging) 是一種現代醫學臨床診斷的新方法。激光增強極化的He-3是一種非常理想的磁共振成像樣品，與常規的H(質子) 或者Xel 129磁共振成像相比， 以He-3為樣品的磁共振成像具有以下優點：

(1)He-3具有更大的磁矩，比Xe129大2.7倍，因而在給定的極化率密度下其磁共振信號更大；

(2)具有很高的相對靈敏度；

(3)氣態He-3的縱向核自旋弛豫比氣態Xe-129更長；

(4) 由激光抽運技術(Optic al Pumping Technology) 自旋交換方法產生He-3的極化率可達50%或者更高；

(5) He-3不像Xel”那樣具有天然的麻醉性。因此， 當He-3被輸送到生物體組織中(例如：人或者動物的肺部)，可以給出頗大的核磁共振信號強度、成像空間分辨和數據率。尤其是在一些應用中，具有麻醉性的12?Xe是不可用的，比如對嬰兒的肺部進行成像。