هشت کاربرد گاز هلیوم در تکنولوژی پیشرفته

گاز هلیوم در تکنولوژی چه نقشی دارد؟

فلزهای موجود در سطح کره ی زمین تنها عنصر اصلی برای تکنولوژی پیشرفته نیستند، گاز هلیوم که سبکی آن نسبت به هوا باعث شناور ماندن بالون ها در هوا می شود، نقش بزرگی در قدرت بخشی کشتی های فضایی، الکترونیک های پیشرفته و نسل های بعدی راکتور های هسته ای دارد. گاز هلیوم که دارای منابع تجدید ناپذیر است از گاز طبیعی استخراج می شود. طبق آنچه در مجلس سنا  امریکا اعلام شد این عنصر رو به اتمام است. امریکا دارای ذخایر فدرالی زیادی از هلیوم است که در سال 1920تاسیس شد و دولت تصمیم گرفت از بالون های کوچک به عنوان هواپیماهای نظامی استفاده کند و تمام تجهیزات مربوط را با قیمت خیلی پایین به فروش رساند که این آمار در سال 2010 توسط گزارش شورای تحقیقات ملی اعلام شد. برای پاسخ بهتر به تقاضا ها مجلس سنا، لایحه ای در نظر گرفت که بتواند هزینه های فروش هلیوم را تغییر دهد .

کمبود هلیوم از لحاظ زیادی بر امریکا تاثیر خواهد گذاشت. جدا از پرکردن بادکنک ها و بالون ها این عنصر می تواند به آهنربا های ابر قدرت در ماشین ام آر آی کمک نماید، که توسط آن دکترها توانسته اند سرطان ها و صدمات مغزی و … را تشخیص دهند. علاوه بر استفاده از این عنصر در ام آر آی از هلیوم در تکنولوژی های پیشرفته در وزارت دفاع امریکا استفاده می شود .

طبق آمار به دست آمده از گزارشات زمین شناسی در حدود یک سوم هلیوم در امریکا در سال گذشته مربوط به عملیات کرایوژنیک‌ در تحقیقات دماهای پایین بوده است. هلیوم یک سرد کننده ی با ثبات است که قادر است دمای هر چیزی را تا حدود هزاران کلوین کاهش دهد، که هیچ سرد کننده ای در زمین قادر به انجام این کار نخواهند بود .

هلیوم مایع قادر به سرد کردن تجهیزات ابر رسانا ها و شتاب دهنده های مخصوص است که نیاز است از امکانات فراوان در امریکا و برخورددهنده بزرگ هادرون در اروپا بهره گرفته شود .

شتاب دهنده ها

ابر آهنرباها و تحقیقات مربوط به سلول های مغز

تمام آزمایشگاها در سراسر امریکا از هلیوم مایع استفاده می کنند. هلیوم از عناصر بسیار سرد است که تنها در دماهای خیلی پایین عمل خواهد کرد. در تحقیقات مرتبط با سلول های مغز از هلیوم مایع استفاده می شود. استفاده از هلیوم نیتروژنی می تواند در برخی موارد به عنوان جایگزین در نظر گرفته شود، اما باید گفت که این جایگزینی نمی تواند به رقابت با دمای پایین هلیوم مایع برسد .

دستگاه های دیجیتالی

 گاز هلیوم در فیبر نوری و دنیای اینترنتی هم کاربردهایی دارد. روش های ساخت نیمه هادی ها که تقریبا در تمام دستگاهای الکتریکی امروز مشاهده می شود احتیاج به هلیوم مایع دارد تا سبب خنک شدن آهنرباهای مورد استفاده در پروسه ی تولید شود. در همین میان کابل های فیبر نوری که میتواند در خانه های افراد اینترنت و کابل های تلویزیون را بیاورد با بهره گیری از هلیوم مایع ساخته شده اند  .

  ارتش و دفاع

استفاده از هلیوم مایع در ردیاب های زیر دریایی ارتش امریکا به منظور پاک سازی سیگنال ها دیده می شود. به گفته شورای تحقیقات ملی نیروی هوایی در آزمایشات از ابررساناها به عنوان یک منبع انرژی از هلیوم استفاده می کنند. پیتر مادرید تحلیلگر هلیوم در دفتر مدیریت زمین در ایالات متحده در آماریلوی تگزاس، اظهار داشت که هلیوم مایع به عنوان یک مرجع برای موشک های هدایت گرما است.

کشتی های فضایی

در کشتی های فضایی برای سوخت از هیدروژن مایع و اکسیژن استفاده می شود و نه از هلیوم. اما همچنان از هلیوم برای تمیز کردن تانک های موجود در این کشتی های فضایی استفاده می شود، این تانک ها انقدر سرد هستند که استفاده از عنصر دیگری جز هلیوم در آن امکان پذیر نخواهد بود. استفاده از عناصر دیگر به دلیل نشان دادن واکنش با اکسیژن که سبب انفجار خواهد شد کارآمد نخواهد بود .

بادکنک های بزرگ

مراکز تولید بادکنک های هلیومی به میزان زیادی از ذخایر هلیوم استفاده می کنند. اما این مراکز تنها کسانی نیستند که دارای این بالون ها هستند بخش های دفاعی دولتی از این بالون ها استفاده می کنند که نام این بالون ها JLENS  است.

دستگاه تصویر برداری مغناطیسی

و اما به موضوع کابرد هلیوم در صنعت ام آر آی می پردازیم. دستگاه های تصویر برداری مغناطیسی به هلیوم مایع نیاز دارد تا بتواند با خنک کردن آهنربای ابررساناها زمینه مغناطیسی برای آنها فراهم کند. دکترها از ام آر آی برای تشخیص سرطان و تومار و سکته ها و مشکلات قلبی و بیماری های مغزی استفاده می کنند و محققان از این دستگاه ها برای آزمایش های شیمی، بیولوژی و دارویی استفاده می کنند. طبق گفته ی شورای تحقیقات ملی استفاده از ماشین های جدید که نیاز به میزان کمتری از هلیوم دارد حد اقل به 5 سال زمان نیاز دارد .

راکتورهای هسته ای نسل بعدی

این راکتورهای نسل بعد نیاز دارند تا از هلیوم به منظور یک خنک کننده در آنها استفاده کند. آزمایشگاهای امریکایی در حال ساخت راکتور هایی در دماهای بالا هستند (700 تا 900 سانتی گراد ) ، و راکتور هایی با دمای خیلی بالاتر (بالاتر از 1000درجه ی سانتی گراد) که این نوع راکتور ها امنیت بیشتری دارند و ساخت آنها نسبت به راکتور های فعلی سرعت بیشتر و هزینه ی قابل قبولی دارد. اما میزان هلیوم مصرفی در آنها هنورز مشخص نشده است .

آینده ی هلیوم در امریکا

اگر امریکا در آینده با کمبود هلیوم مواجه شود نیاز است که به برنامه ی تجدید هلیوم توجه بیشتری شود. مقامات مادرید اعلام داشتند که شرکت های MRI و شرکت فیبر نوری اوونز کورنینگ در حال حاضر هلیوم خود را بازیافت می کنند.

دولت امریکا در تلاش است که میزان بیشتری از هلیوم را برداشت نماید. سازمان زمین شناسی ایالات متحده اعلام داشت که قطر و الجزایر دارای ذخایر عمده هلیوم هستند. به گفته ی مادرید به دلیل اینکه استفاده از ذخایر داخلی ارزان تر تمام خواهد شد، بعید است که ایالات متحده واردات هلیوم بیشتری را آغاز کند.

ایالات متحده اکنون میزان کمی از واردات هلیوم دارد و تنها هلیوم از منابع این ایالت استخراج می شود. آنها اظهار داشتند: ” بسیار بعید است که ایالات متحده، اقدامات لازم برای جستجوی منابع جدید برای هلیوم را در نظر نگیرد.” دفتر مدیریت اراضی از قبل مطلع است که كدام یک از ذخایر گاز طبیعی احتمالاً میزان هلیوم بالایی دارند و این ذخایر در وایومینگ، جنوب شرقی یوتا و مركز شرقی آریزونا هستند .

منبع : nbcnews