- selvom det ofte bruges til at få balloner til at flyde, er helium faktisk en dyrebar, ikke-vedvarende ressource.
- uden helium kan en stor videnskabelig forskning ikke udføres, og teknologi som MR-maskiner fungerer ikke.efterspørgslen efter helium er enorm og voksende; der er ingen måde at skabe kunstigt helium økonomisk og ingen måde for Jordens heliumlagre at opretholde efterspørgslen.
Helium er det næstmest almindelige element i universet og tegner sig for 23 procent af alt normalt stof. Men på trods af at det er ekstremt almindeligt i hele universet, er det meget sjældent på jorden. For hver million luftpartikler i vores atmosfære er kun omkring 5,2 af dem helium.
Når heliumballoner frigives på et barns fødselsdagsfest, slipper helium ud i den øvre atmosfære. Helium er et usædvanligt let element, så det stiger til toppen af atmosfæren, hvor det er mindst tæt. Man kunne tro, at en let gas som helium ville sidde fast her, skubbet op af den tættere luft under den og skubbet ned af Jordens tyngdekraft. Men heliummolekyler så højt oppe i atmosfæren kan let udsættes for solvinden — strømme af højenergipartikler fra vores sol-som uigenkaldeligt blæser helium væk i rummet.
Dette er skæbnen for de 6,2 milliarder kubikfod helium, som vi bruger om et år. Kort sagt, helium er en endelig ressource på jorden, og at løbe tør for det betyder at opgive meget mere end balloner og knirkende stemmer.
Hvad er så specielt ved helium?
Helium har nogle unikke egenskaber, der gør det til et kritisk stof for mange forskere og forskere. Vigtigst er det, at intet andet element kan blive så koldt som helium uden frysning. Faktisk fryser helium slet ikke. Når helium er kølet til omkring 4 Kelvin, bliver det en væske. Kelvin-skalaen er et absolut mål for temperatur baseret på bevægelsesgraden i molekyler, så 0 Kelvin er så kold som fysisk muligt. For nogle perspektiv på hvor kold 4 Kelvin er, det virker ud til at være -452.47 Fahrenheit-eller, -269.15 Celsius.
dette betyder noget på grund af en anden opdagelse, som forskere har gjort: visse materialer mister alle elektriske modstande, når de er tilstrækkeligt afkølet. Disse kaldes superledere, og de bruges i en lang række højteknologiske enheder-partikelacceleratorer, visse atomreaktorer, massespektrometre og MR — maskiner. Uden flydende helium er disse teknologier ikke mulige, og der er ikke noget levedygtigt substitutionsstof.
Hvor får vi helium fra i første omgang?
et kort over store gasfelter i USA, der viser dem, der indeholder en økonomisk levedygtig koncentration af helium og dem, der ikke gør det. Billedkilde: American Physical Society, Materials Research Society, American Chemical Society
det helium, vi finder på jorden, er faktisk et produkt af radioaktivt henfald. Radioaktive mineraler fremstillet af uran og thorium udsender alfapartikler, som er partikler sammensat af to protoner og to neutroner. Disse alfapartikler tiltrækker hurtigt elektroner og omdanner dem til heliumatomer. På denne måde genereres anslået 3.000 tons helium om året. Dette gør dog næppe en bukke i vores årlige forbrug. De 6,2 milliarder kubikfod helium, vi forbruger i ovennævnte ÅR, Konverterer til omkring 32.000 tons (forudsat at kubikfod måles til 70 liter F og under jordens normale atmosfære). Langt størstedelen af heliumreserver, som vi stoler på for at støtte denne vane, er et produkt af millioner af år med gradvis ophobning.
ikke alt helium, der genereres i jorden, er let tilgængeligt, og selv når det er let at få adgang til, er det ofte ikke økonomisk muligt at indsamle. Efter at helium er skabt af radioaktive grundstoffer dybt under jorden, finder gassen vej til de samme aflejringer som naturgas. Som følge heraf indsamles størstedelen af helium af naturgasvirksomheder som en supplerende fordel. Desværre betyder grænserne for den nuværende teknologi, at det kun er værd at gasselskabernes tid til at indsamle helium, hvis der er en koncentration på mere end 0,3 procent. Derfor udluftes en forholdsvis betydelig mængde helium simpelthen væk.
hvis helium er så vigtigt, hvorfor er det så billigt?
Tilbage da blimps og andre heliumbaserede luftskibe syntes at være afgørende for det nationale forsvar, indsamlede den amerikanske regering så meget helium som muligt. Dette helium blev opbevaret i Amarilla i Federal Helium Reserve (FHR). I dag leveres omkring 40 procent af nationens helium af FHR. Men USA. regeringen vedtog love, der krævede, at Federal Helium Reserve sælger sine reserver og lukker i 2021 i et forsøg på at inddrive gæld, som reserven havde afholdt, og privatisere markedet. som et resultat har heliumpriserne været ret lave-lave nok til, at vi ikke føler os så dårlige om at lade disse dyrebare ting gå til spilde i balloner til fødselsdagsfester.
på trods af dette er helium faktisk ikke så billigt, især ikke for forskere, der stoler på det for at udføre eksperimenter. Ifølge en rapport fra 2016 steg heliumpriserne med 250 procent i de fem år før. Faktisk har nogle forskere været nødt til at bruge mere end en fjerdedel af deres tilskudsmidler på at købe flydende helium.
en heliummangel vil ikke bare skade forskere; manglen på helium til brug i højteknologiske applikationer vil gøre livet vanskeligere for alle. Halperin sagde: “manglen på helium, som er til stede nu — og som vi kan forvente vil stige — vil påvirke stort set alle.”