گاز هلیوم

جهان را خطر اتمام گاز هلیوم روبروست. این اتفاق می‌تواند اثرات عظیمی بر تصویربرداری پزشکی و تحقیقات علمی داشته باشد.

به فروشگاه لوازم جشن در محله‌ی خود بروید و درخواست بادکنک‌های پر شده با گاز هلیوم کنید. به احتمال قوی موجودی هلیوم آن‌ها تمام شده باشد. علت این است که در حال حاضر یک کمبود جهانی از ذخایر گاز هلیوم وجود دارد که باعث جهش ۱۳۵ درصدی قیمت گاز هلیوم در یک سال اخیر شده است.

شرکت پارتی سیتی، که یک شرکت آمریکایی لوازم جشن است، به خاطر همین کمبود در شش ماه اخیر افت ۳۰ درصدی سهام خود را تجربه کرده است. این اولین باری نیست که مشکل کمبود هلیوم پیش می آید. در سال ۱۹۵۸ بادکنک‌های استفاده شده در رژه‌ی روز شکرگزاری مِیسی به خاطر مشکل کمبود در عوض گاز هلیوم از هوا پر شده بودند.

مطلب مرتبط: ذخایری از هلیوم یافت شده که می‌توانند نیاز تحقیقات علمی را تا سال‌ها تأمین کنند.

هلیوم به جز پر کردن بادکنک‌های جشن‌ها و شبیه کردن صدای افراد تنفس کننده‌ی آن به صدای سنجاب، عمدتاً در اسکنرهای تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI) برای سرد کردن آهنرباهای فوق رسانا استفاده می‌شود. همچنین از آن در ساخت ویفرهای سیلیکونی که پیش ماده مدارهای مجتمع هستند و در سلول‌های خورشیدی یا فتوولتائیک کاربرد دارند استفاده می‌شود.

آهنرباهای فوق رسانای مورد استفاده در برخورد دهنده هادرونی بزرگ سرن از ۹۶ تن هلیوم مایع استفاده می‌کنند.

هلیوم چیست؟

هلیوم یک گاز بی‌رنگ، بی‌بو، فاقد مزه، غیر سمی، بی‌اثر و تک اتمی است که در جدول تناوبی نخستین عنصر از دسته‌ی گازهای نجیب به حساب می آید. هلیوم پس از هیدروژن کمترین عدد اتمی را دارد (۲) و در بین تمامی عناصر کمترین نقطه جوش را دارد.

هلیوم از منابع غیر تجدید پذیر است؛ یعنی زمانی که هلیوم روی کره‌ی زمین تمام شود دیگر برگشتی در کار نیست. گاز هلیوم در مقایسه با هوا چگالی کمتری دارد در نتیجه در صورت فرار از محفظه اش تا فضا بالا می‌رود.

ایالات‌متحده با تأمین ۴۰ درصد از نیاز جهانی برای مدت زمان طولانی است که به عنوان بزرگ‌ترین تولیدکننده‌ی هلیوم شناخته شده است. رتبه‌ی دوم به الجزایر و رتبه‌ی سوم به قطر تعلق دارد. در تولید گاز طبیعی مقادیر بسیار کمی هلیوم بازیابی می‌شود. برای استخراج تجاری هلیوم مقدار حداقلی تنها ۰٫۳ درصد الزامی تلقی می‌شود.

در ایالات‌متحده میدان‌های دارای هلیوم قابل بازیابی در فواصل نسبتاً اندکی از یکدیگر در جنوب غرب واقع شده‌اند. این میدان‌ها در ایالات کلرادو، کنزس، اکلاهما، تگزاس، یوتا و وایومینگ واقع هستند.

 منبع موقعیت‌های استخراج هلیوم در ایالات‌متحده: سازمان زمین‌شناسی آمریکا /وب‌سایت ویکی مدیا کامنز

بنا به مقاله‌ی اخیر نشریه‌ی تجاری گس-ورلد ۷۵ درصد از هلیوم جهان تنها از سه محل می آید: شهر صنعتی رأس لفان در قطر، اکسون مبیل در وایومینگ و ذخایر ملی هلیوم آمریکا در آماریلو در ایالت تگزاس.

تاریخچه‌ی هلیوم

هلیوم برای نخستین بار در سال ۱۹۰۳ در دکستر کنزس استخراج شد. در آن زمان یک عملیات حفاری نفت با فوران یک گاز غیرقابل اشتعال مواجه شد. زمین‌شناس ایالت کنزس نمونه‌ای از آن را به دانشگاه کنزس برد. در آنجا مشخص شد که این گاز هلیوم است.

نیروی دریایی ایالات‌متحده در طی جنگ جهانی اول مسئولیت سه نیروگاه هلیوم را بر عهده داشت و از این گاز در بالون‌های پدافندی استفاده می‌کرد. این بالن‌ها بسیار بزرگ بودند و با کابل‌هایی که به پایین آن‌ها متصل بود می‌توانستد بر فراز پایگاه‌های هوایی پرواز کنند و هواپیماهای دشمن را از پرواز در آنجا منصرف کنند.

پس از دوره‌ی جنگ و در سال ۱۹۲۳ ایالات‌متحده نخستین هواناو صلب پر شده با هلیوم خود را با نام یو اس اس شناندو ساخت.

منبع یو اس اس شناندو: وب‌سایت ویکی مدیا کامنز

ذخایر ملی هلیوم ایالات‌متحده

کنگره‌ی ایالات‌متحده در سال ۱۹۲۵ مصوبه‌ی ۱۹۲۵ هلیوم را با دو هدف تصویب کرد: ایجاد ذخایر ملی هلیوم در آماریلو در ایالت تگزاس و ممنوع کردن صادرات هلیوم. به خاطر همین ممنوعیت و انحصار ایالات‌متحده در تولید هلیوم، بالن‌های هوایی از قبیل هیندنبرگ وادار به استفاده از گاز هیدروژن به عنوان گاز شناورساز شدند. این مسئله به خاطر اشتعال‌پذیری بالای گاز هیدروژن به فاجعه‌ی هیندنبرگ در ششم می سال ۱۹۳۷ ختم شد.

پس از اصلاحیه‌های ۱۹۶۰ مصوبه‌ی هلیوم ایالات‌متحده پنج کارخانه خصوصی را موظف به بازیابی هلیوم از گاز طبیعی و ذخیره‌سازی آن در ذخایر ملی هلیوم نمود. در آنجا این گاز در سطح زمین فشرده شده و سپس در لایه‌ای از سنگ دولومیت در عمق بیش از ۳۰۰۰ فوتی زیر زمین نگهداری می‌شود. یک لایه‌ی ضخیم نمکی گاز را در جای خود نگه می‌دارد.

سنگ دولومیت یکی از معدود ساختارهای زمین‌شناسی کره‌ی زمین است که می‌تواند مقادری زیادی از هلیوم را نگه دارد. میدان‌های گاز طبیعی مجاور این ذخایر نیز غنی از هلیوم هستند.

دولت برای انتقال گاز یک خط لوله‌ی ۴۲۵ مایلی (۶۸۴ کیلومتری) بین بوشتون در ایالت کنزس و آماریلو در ایالت تگزاس کشیده است.

تا سال ۱۹۹۵ یک میلیارد مترمکعب گاز هلیوم در ذخایر ملی گاز هلیوم نگهداری می‌شد و این ذخایر بدهی ۱٫۴ میلیارد دلاری داشت. این مسئله باعث شد که کنگره‌ی ایالات‌متحده مصوبه‌ی ۱۹۹۶ خصوصی‌سازی هلیوم را تصویب کند. به موجب آن این ذخایر موظف به فروش اندوخته‌ی خود شدند اما مصوبه‌ی خصوصی‌سازی هلیوم در عوض اجازه دادن به بازار هلیوم برای تعیین قیمت، قیمتی معادل نصف بازار آزاد مقرر کرده بود. این مسئله تلاش‌ها برای حفظ اندوخته‌های این گاز را تضعیف کرد.

اکتشافات جدید هلیوم

در اواسط دهه‌ی ۱۹۹۰ یک کارخانه‌ی جدید هلیوم واقع در شهر ارزیو از کشور الجزایر ۱۷ میلیون مترمکعب (۶۰۰ فوت مکعب) هلیوم تولید کرد. این مقدار برای تأمین کل تقاضای اروپا کفایت می‌کند. بین سال ۲۰۰۴ تا ۲۰۰۶ کارخانه‌های گاز هلیوم در رأس لفان قطر و سکیکده الجزایر ساخته شدند.

اخیراً محققان دانشگاه‌های آکسفورد و دورام یک میدان جدید هلیوم در دره‌ی ریفت تانزانیا در شرق آفریقا یافته‌اند. تخمین زده می‌شود که ظرفیت این میدان حدود ۵۴ میلیارد فوت مکعب باشد. این مقدار برای پر کردن ۱٫۲ میلیون دستگاه اسکنر ام آر آی یا تعداد کثیری بادکنک کفایت می‌کند.

 ترجمه: دایان گاز

ارسال دیدگاه