氦-3是氦的同位素之一，元素符号为3He。它的原子核由二颗质子和一颗中子所组成，是一种稳定同位素。在自然界中，氦-3的相对丰度约为0.000137%。有人认为，月球表面的风化层（表皮土）可能富含大量的氦-3。
氦-3在热核反应堆中的应用非常有前景，因为纯氦-3融合热核反应只会产生带正电的质子，不会产生无法屏障的辐射，对环境无害。此外，氢的三种同位素与氦-3聚变释放的能量是所有核聚变反应中最大的，因此氦-3被认为是最理想的核聚变燃料。然而，由于地球上氦-3的储量非常有限，无法大规模应用于能源领域。
氦-3在宇宙中的分布相对较多的天体通常是没有大气层或大气非常稀薄、磁场不太强并且离恒星较近的天体。这是因为恒星风中的氕核与氘核聚变生成的氦-3容易被抛射到行星表面土层上。根据对月球的探测结果，估计月球上的氦-3含量超过100万吨。预计水星的氦-3资源约为月球的9倍。
1995年，伽利略号探测器直接将探头伸入木星大气，进行质谱分析的结果显示，氦-3与氦-4的比例约为1:10000。太阳大气中的氦-3仅占其氦元素的0.0142%。
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