کاربردهای شگفت انگیز هلیوم در فناوری های پیشرفته

فلزات زمین تنها عناصر کمیاب نیستند که برای کاربردهای مربوط به فناوری های مدرن مورد استفاده قرار می گیرند بلکه گازهای نجیبی مثل هلیوم نیز در کاربردهای با فناوری بالا استفاده می شوند. اگرچه شاید بیشتر افراد نام هلیوم را هنگام پر کردن بادکنک ها برای جشن تولدها و غیره شنیده باشند اما جالب است بدانید گاز هلیوم در تأمین انرژی شاتل های فضایی، الکترونیک مدرن و راکتورهای هسته ای نسل بعدی نقش مهمی دارد.

کاربرد در شتاب دهنده ذرات

هلیوم یک مبرد پایدار است که قادر است تا دمای اجسام را تا هزارم کلوین، یا کمتر از منهای 450 درجه فارنهایت (منهای 267 درجه سانتیگراد) پایین بیاورد. در این زمینه هیچ ماده خنک کننده دیگری روی زمین با هلیوم قابل مقایسه نیست. هلیوم مایع تجهیزات ابررسانا را در شتاب دهنده های ذرات، از جمله چندین تاسیسات در ایالات متحده و برخورد دهنده بزرگ هادرون در اروپا ، خنک می کند. شتاب دهنده ها می توانند چندین مایل طول داشته و سراسر بدنه آن ها نیاز به خنک کنندگی دارد، بنابراین از مقادیر زیادی هلیوم استفاده می کنند. به محض پر شدن یک شتاب دهنده با هلیوم، می توان بارها از آن استفاده کرد، بنابراین محققان فقط باید مقدار هلیوم کمی که هر ساله نشت می کند و از شتاب دهنده دور می شود را تامین کنند.

کاربرد در تحقیقات سلول مغزی

آزمایشگاه های پزشکی از هلیوم مایع برای خنک سازی ابزارهایی استفاده می کنند که فقط در دمای بسیار پایین کار می کنند. این دستگاه ها میدان های مغناطیسی بسیار کوچک را برای تحقیقات سلول های مغزی اندازه گیری می کنند. نیتروژن مایع در بعضی موارد می تواند جایگزین هلیوم شود، اما قادر نیست به دمای هلیوم مایع برسد.

کاربرد در دستگاه های دیجیتال

هلیوم همچنین برای استفاده از اینترنت  بسیار مهم است. در هنگام ایجاد نیمه هادی ها، (که امروزه تقریباً در همه دستگاه های الکترونیکی وجود دارند) برای خنک سازی آهن رباهای مورد استفاده در فرآیند تولید، به هلیوم مایع احتیاج است. از طرف دیگر، کابل های فیبر نوری نیز باید در یک فضای کاملاً هلیومی ساخته شوند تا از ایجاد حباب در داخل آن ها جلوگیری بعمل آید.

کاربردهای نظامی و دفاعی

ردیاب های زیردریایی از هلیوم مایع برای پاکسازی سیگنال های مزاحم استفاده می کنند و نیروی هوایی ایالات متحده نیز هلیوم را در آزمایشات ابررساناها به عنوان منبع تغذیه به کار می گیرد. هلیوم مایع به عنوان یک نقطه مرجع برای موشک های هدایت گرما نیز مهم است.

کاربرد در شاتل های فضایی

اگرچه شاتل های فضایی از هیدروژن و اکسیژن مایع و نه هلیوم برای سوخت استفاده می کنند. اما آن ها هنوز هم برای تمیز کردن مخازن سوخت خود به هلیوم مایع نیاز دارند. زیرا مخازن سوخت بسیار سرد هستند و مایعات دیگر هنگام استفاده یخ زده و لوله ها را مسدود می کنند. از طرف دیگر، استفاده از مواد دیگر، خطر واکنش و انفجار در مخازن را در تماس با اکسیژن افزایش می دهد، اما هلیوم بی اثر است و باعث احتراق نمی شود.

استفاده در بادکنک های بزرگ و بالن ها

صنعت بادکنک های مهمانی از مقادیر قابل توجهی هلیوم استفاده می کند، اما آنها تنها بادکنک ها و بالن هایی نیستند که از هلیوم استفاده می کنند. بالن های هواشناسی، بالن های تحقیقاتی و بالن های پیمایشی نظامی نیز از هلیوم استفاده می کنند.

کاربرد در راکتورهای هسته ای نسل بعدی

کاربرد هلیم در نسل های بعدی نیروگاه های هسته ای ممکن است به عنوان ماده خنک کننده به هلیوم احتیاج داشته باشند. آزمایشگاه های هسته ای در حال ایجاد راکتورهای با درجه حرارت بالا (700 تا 900 درجه سانتیگراد) و راکتورهای با درجه حرارت بسیار بالا (بیش از 1000 درجه سانتیگراد) هستند که ایمن تر، مقرون به صرفه تر و سریعتر از راکتورهای فعلی ساخته شوند.

منبع: nbcnews