Czy helu może zabraknąć?

Pytanie

Pyta Maciej

Czytałem ostatnio, że hel jest jednym z droższych pierwiastków na świecie i że jego zasoby powoli się wyczerpują. Hel jest też produktem wielu reakcji jądrowych, chociażby rozpadu alfa lub reakcji syntezy jądrowej (np. proces trzy alfa). Część z tych procesów możemy przeprowadzić w warunkach laboratoryjnych. Czy zatem możliwa jest produkcja helu syntetycznego na skalę przemysłową? Czy gdziekolwiek i kiedykolwiek przeprowadzano badania nad możliwością produkcji helu na drodze reakcji jądrowych?

Odpowiedź

Odpowiada dr inż. Marta Wacławczyk

Rzeczywiście zapotrzebowanie na hel jest bardzo duże. Hel jest pierwiastkiem o wielu zastosowaniach, jest m.in. używany jako chłodziwo w urządzeniach wykorzystujących zjawisko rezonansu magnetycznego (np. w tomografach MRI), do zapewnienia obojętnej atmosfery ochronnej przy produkcji włókien światłowodowych i półprzewodników, itd. Wykorzystuje się go również w procesach spawania łukowego oraz do wykrywania nieszczelności i wycieków w instalacjach.

Roczne światowe zużycie helu wynosi około 100 milionów metrów sześciennych rocznie. Tak wielkich ilości tego pierwiastka nie można wyprodukować na drodze reakcji jądrowych. Potrzebne byłyby do tego ogromne ilości pierwiastków promieniotwórczych. W wyniku rozpadu alfa jądro np. uranu emituje jedną cząstkę alfa, która jest jądrem atomu helu. Jeden kilogram uranu zawiera około 25*1023 atomów tego pierwiastka. Wyprodukowana taka sama ilość atomów helu zajmuje w warunkach normalnych objętość rzędu 100 dmczyli jedynie 0,1 m3.

Niestety, jedynym dającym się wykorzystać na skalę przemysłową źródłem helu jest gaz ziemny. Jest on pozyskiwany nawet jeśli jego udział procentowy w gazie ziemnym jest bardzo mały (powyżej 0,3%). Znajdujące się pod powierzchnią Ziemi zapasy helu pochodzą z trwającego miliony lat radioaktywnego rozkładu uranu i toru, dlatego zasoby te są nieodnawialne. Inną, wielokrotnie droższą metodą byłoby pozyskiwanie helu z atmosfery.