{{위키데이터 속성 추적}}
{{동위 원소 정보
| 표 = 
| 배경색 = #99ccff
| 글자색 =
| 그림 = He-3 atom.png
| 그림설명 = 
| 이름 = 헬륨-3
| 이름추가 = 3He , ³He
| 질량수 = 3
| 원소기호 = He
| 중성자수 = 1
| 양성자수 = 2
| 자연존재비 = 0.000137% ( 지구 존재비 )
| 반감기 = [[안정 동위 원소|안정]]
| 반감기오차 = 
| 부모원소 = 
| 붕괴생성물 = 
| 붕괴질량수 = 
| 붕괴기호 = 
| 질량 = 3.0160293
| 스핀 = 1/2+
| 질량 과잉 = 
| 질량 과잉 오차 = 
| 결합에너지 = 
| 결합에너지오차 = 
| 붕괴과정1 =
| 붕괴에너지1 = 
}}

'''헬륨-3'''은 가볍고 안정한 헬륨의 동위 원소 중의 하나로, 두 개의 [[양성자]]와 한 개의 [[중성자]]를 갖고 있다. 헬륨-3은 [[양성자-양성자 연쇄 반응]]을 일으킬 때 생성된다. 또한 [[삼중수소]]가 [[베타 붕괴]]를 일으킬 때도 [[딸핵종]]으로 생성된다. 헬륨-3를 바닷물에 풍부한 중수소와 핵융합을 시키면 엄청난 에너지가 생산되기 때문에 달의 자원 중 가장 인류의 주목을 받고 있는 물질이다.<ref>{{웹 인용|url=https://www.mk.co.kr/news/it/view/2021/06/542015/|제목=달에 풍부한 '헬륨-3', 지구로 가져온다면…[Science]|날짜=2021-06-04|언어=ko|확인날짜=2022-07-28}}</ref>

== 존재 ==
헬륨-3은 [[지구]]의 대기 중 [[헬륨-4]]의 100만분의 1밖에 존재하지 않는다. 그렇지만 [[태양]]의 대기 중에는 0.0142%가 존재하며,<ref>E. Anders and N. Greverse, Abundances of the elements: Meteoritic and solar. ''Geochim. Cosmochim. Acta'' 53 (1989).</ref> [[달]] 표면에도 지구보다 훨씬 많은 헬륨-3이 존재한다.<ref>[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)] {{웨이백|url=http://wiredvision.jp/news/200706/2007060723.html# |date=20090204005155 }}, 2007년 6월 7일자. 2011년 1월 21일 확인.</ref><ref>{{웹 인용 |url=http://fti.neep.wisc.edu/Research/he3_pubs.html |제목=FTI Research Projects :: 3He Lunar Mining |확인날짜=2010-10-18 |archive-date=2006-09-04 |archive-url=https://web.archive.org/web/20060904144943/http://fti.neep.wisc.edu/Research/he3_pubs.html }}</ref><ref>[http://jasosx.ils.uec.ac.jp/JSPF/JSPF_TEXT/jspf1995/jspf1995_06/jspf1995_06-526.pdf 百由弘 『ヘリウム3資源』 核融合科学研究所] {{웨이백|url=http://jasosx.ils.uec.ac.jp/JSPF/JSPF_TEXT/jspf1995/jspf1995_06/jspf1995_06-526.pdf |date=20160304045359 }} (PDF 문서)</ref> 이 때문에 달 표면의 암석에서 헬륨-3의 채굴을 시도하는 연구도 이루어지고 있다. 태양의 헬륨-3은 [[빅뱅]]으로 생성된 헬륨-3이 쌓였지만, 지구 대기에는 지구가 만들어질 적에 존재했던 헬륨-3이 대부분 우주공간으로 흩어져, 현재에는 [[토륨]]이나 [[우라늄]] 등의 [[알파 붕괴]]의 결과로 생긴 암석에 존재한다. 한편, 달 표면에는 [[태양풍]]이 불기 때문에 헬륨-3이 존재한다.

[[1995년]], 탐사선 [[갈릴레오 (우주선)|갈릴레오 호]]가 [[목성]] 대기에 측정용 [[프로브]]를 돌입시켜, 대기를 질량분석계로 측정한 결과 <sup>3</sup>He와 <sup>4</sup>He의 비율이 약 1:10,000이었다.<ref>[http://adsabs.harvard.edu/abs/1996Sci...272..846N The Galileo Probe Mass Spectrometer: Composition of Jupiter's Atmosphere]</ref>。

== 인공적인 합성 ==
지구의 헬륨은 아주 적기 때문에, [[리튬-6]](<sup>6</sup>Li)에 양성자를 쏘아서 인공적으로 만드는 방법이 검토되었지만, 반응 단면적이 좁기 때문에 실용적이라고 할 수 없었다.<ref>H. Momota，Paper presented at6th Intemaonational Toki Conference. (ld　at　Toki，Japan, 1994)</ref>
: <sup>6</sup>Li + <sup>1</sup>p → <sup>3</sup>He + α
또, 리튬 원자에 [[중성자]]를 쏘아 [[삼중수소]]를 만들어, 이것을 베타 붕괴를 시킴으로 헬륨-3을 합성하는 방법도 있지만, 이 방법은 <sup>3</sup>H의 [[반감기]](12.3년)를 기다려야 한다.
: <sup>6</sup>Li + <sup>1</sup>n → <sup>4</sup>He + <sup>3</sup>H
: <sup>3</sup>H → <sup>3</sup>He + β

== 특성 ==
[[원자량]]이 다르기 때문에 상온의 기체 [[헬륨-4]](<sup>4</sup>He)보다 [[밀도]]를 비롯한 [[끓는점]], [[임계점 (열역학)|임계점]] 모두 <sup>4</sup>He보다 낮다. 끓는점에서 액체의 밀도도 원자량과 증발열 모두 예측된 수치보다 낮다. 이런 사실은 헬륨 원자 사이에 작용하는 매우 약한 [[쌍극자 쌍극자 상호작용]]보다도 [[영점에너지]]의 기여량이 더 크기 때문이다.<ref>[http://www.trgn.com/database/cryogen.html Teragon's Summary of Cryogen Properties] Teragon Research, 2005.</ref>

{| class="wikitable" style="text-align: center; white-space:nowrap;"
|-
!
! <sup>3</sup>He
! <sup>4</sup>He
|-
| 끓는점(1 [[기압|atm]])
|| 3.19 K
|| 4.23 K
|-
| 임계점
|| 3.35 K
|| 5.19 K
|-
| 증발열
|| 0.026 kJ mol<sup>−1</sup>
|| 0.0829 kJ mol<sup>−1</sup>
|-
| 끓는점에서의 액체의 밀도(1 atm)
|| 0.059 g cm<sup>−3</sup>
|| 0.12473 g cm<sup>−3</sup>
|}

== 핵융합에서의 응용 ==
[[중수소]]와 헬륨-3과의 [[핵융합]]은 [[쿨롱 장벽]]이 높기 때문에, [[핵융합]]으로의 실현이 비교적 쉽다고 생각되는 [[DT 반응]]으로 인한 질량 편차도 높다. 또 헬륨-3은 삼중수소와 달리 비방사성이며, 한편 D-<sup>3</sup>He 반응은 [[중성자]]가 발생되지 않기 때문에, 비교적 취급하기 쉽다.
: <sup>2</sup>H + <sup>3</sup>H → <sup>4</sup>He + <sup>1</sup>n , &nbsp; &nbsp;17.571 MeV

: <sup>2</sup>H + <sup>3</sup>He → <sup>4</sup>He + <sup>1</sup>p , &nbsp; &nbsp;18.354 MeV

== 중성자 검출 ==
헬륨-3은 중성자를 검출하기 위해 자주 이용된다. 이것은 <sup>3</sup>He의 중성자 흡수 단면적이 크기 때문에, 반응으로 인해 생성된 삼중수소와 되튀어진 양성자를 계측할 때 측정할 수 있다.<ref>[http://www.rada.or.jp/database/home4/normal/ht-docs/member/synopsis/040162.html 中高速中性子測定用シンチレータ]</ref><ref>[http://web.mit.edu/8.13/www/tgm-neutron-detectors.pdf Helium-3 Neutron Proportional Counters .pdf] (PDF 문서)</ref>

: <sup>1</sup>n + <sup>3</sup>He → <sup>3</sup>H + <sup>1</sup>H , &nbsp; &nbsp;0.764 MeV

== 저온물리학 ==
{{본문|3He-4He 희석냉동법}}

== 각주 ==
<references/>

{{붕괴 사슬
| 원소명     = 헬륨
| 질량수이전 = 헬륨-2
| 질량수다음 = 헬륨-4
| 붕괴이전   = [[리튬-4]] ([[양성자 방출|p]]) 혹은 [[수소-3]]([[베타 붕괴|β−]])
| 붕괴다음   = 
}}

{{전거 통제}}

[[분류:헬륨 동위 원소]]
[[분류:초유체]]