ヘリウムはどのように作られていますか?

Apr 01 2000
ヘリウムは周期表で2番目に軽い元素です。ヘリウムはどのように作られますか?
ヘリウムは宇宙に豊富に存在しますが、気球などに使用されるタイプは天然ガスから抽出されたものであり、入手が容易ではありません。Ivan Shutov / EyeEm / Getty Images

あなたが入れた場合は、ヘリウムをバルーンにして手放すバルーンそれだけ下に33000フィート(10キロ)の高さが、これでそれが破裂する点に到達するまで、バルーンが上昇しますので、大気圧とバルーンの皮膚の強さその中のガスの圧力に耐えるのに十分ではありません[出典:BBCサイエンスフォーカス]。

逃げるヘリウムは大気中の他のガスよりも軽いので、止める理由はありません。ただ動き続けて宇宙に漏れ出します。そのため、大気中には常に微量のヘリウム(0.0005パーセント)しか存在しません[出典:ジェファーソンラボ]。

ヘリウムは宇宙に豊富に存在し、太陽などの星の内部での核融合反応の産物として生成されます。しかし、地球上に自然に存在するヘリウムは、別の種類のプロセスから来ています。地球の奥深くで、ウランやトリウムなどの放射性元素が崩壊し、他の元素に変わります。これらの反応の副産物は、2つの中性子と2つの陽子からなるa粒子と呼ばれる小さな断片です。これらの粒子は、それらの周りの環境から電子をピックアップし、徐々に地殻を通って上方に上昇し、それが空間になるまでそれが上昇し続けた雰囲気、[ソース:に放出されるヘリウム、に変わりユニバースピッツバーグのITY]。

私たちにとって幸いなことに、ヘリウムは、石油やガスの掘削業者が燃料として使用するために地面から抽出する天然ガスにも入ります[出典:ピッツバーグ大学]。これにより、バルーンの爆破だけでなく、アーク溶接からMRI、コンピューター用のシリコンチップの製造に至るまで、さまざまな他の産業プロセスに使用できる供給が得られます。天然ガスからヘリウムを分離するすべての問題を正当化するには、天然ガスに一定量のヘリウム(少なくとも0.3体積パーセント)が含まれている必要があります。これは、ガスから水、二酸化炭素、硫化水素などの他の不純物をろ過する工業プロセスを通じて行われます。最後に、極低温処理と呼ばれるプロセスを使用して、ガスを冷却し、ガスの大部分を構成するメタンを除去して、少量のアルゴン、ネオン、水素を生成する、純度が約50〜70%のヘリウムの粗製形態を残します。残りをアップします。それで、粗ヘリウムは、別の冷却およびろ過プロセスによって精製され、99%以上純粋なヘリウムの形になります[出典:NAP ]。

問題は、十分なヘリウムが含まれている天然ガス田のある場所はそれほど多くなく、ヘリウムの抽出は効率的かつ手頃な価格で行うのが難しく、そのほとんどは米国政府の国立ヘリウム保護区を含む少数の供給源からのものであるということです。テキサスで。産業用のヘリウムに対する需要が非常に多いため、回避するのに十分ではありません。その不足は、2019年に45店舗を閉鎖する予定のパーティー用品会社であるParty Cityなどの企業に打撃を与えました[出典:ギブソン]。

関連記事

  • ヘリウム気球のしくみ
  • ヘリウムがなくなったらどうしますか?
  • 誰かが小さなスペースに大量のヘリウムを放出した場合はどうなりますか?
  • ヘリウムの代わりに真空で満たされた気球は浮くでしょうか?
  • 飛行船のしくみ
  • 熱気球のしくみ

ソース

  • BBCサイエンスフォーカス。「ヘリウム気球はどれくらい高く浮くことができますか?」Sciencefocus.com。(2019年5月13日)https://www.sciencefocus.com/science/how-high-can-a-helium-balloon-float/
  • ギブソン、ケイト。「ヘリウム不足により収縮し、パーティシティは45店舗を閉鎖する。」CBSニュース。2019年5月10日。(2019年5月13日)https://www.cbsnews.com/news/party-city-helium-to-close-45-tores/
  • ジェファーソン研究所 「元素ヘリウム。」Education.jlab.org。(2019年5月13日)https://education.jlab.org/itselemental/ele002.htmlNational Academies of Sciences、Engineering andMedicine。「連邦ヘリウム国家備蓄の売却の影響。」Nap.edu。2000.(2019年5月13日)https://www.nap.edu/read/9860/chapter/7
  • ピッツバーグ大学。「ヘリウム:供給源と用途」Researchservices.pitt.edu。(2019年5月13日)https://researchservices.pitt.edu/helium/sourcesanduses

初版:2000年4月1日

ヘリウムの作り方よくある質問

ヘリウムはどのように形成されますか?
トリウムとウランの放射性崩壊はヘリウムの形成を引き起こします。それらは非常に不安定で、腐敗する傾向があります。
ヘリウムガスはどこから入手できますか?
ほとんどすべてのヘリウムは天然ガスから抽出されます。このヘリウムの供給は、米国とロシアにある地下ガス田から供給されます。
人々はどのようにしてヘリウムを集めるのですか?
ヘリウムは天然ガスと一緒に採掘されます。これは、地球の地殻の非常に深いところに井戸を掘削するためにドリルが使用される長いプロセスです。掘削リグは、天然ガスの埋蔵量に到達するために、キャップロックと呼ばれる地殻の層を貫通する必要があります。
ヘリウムは人工的に作ることができますか?
ヘリウムは宇宙のいたるところに豊富にあります。実際、それは人間に知られている2番目に豊富な要素です。化学組成のため、人工的にヘリウムを製造することはできません。そのため、ヘリウムは天然ガスの井戸から抽出されます。
誰が最もヘリウムを使用しますか?
ヘリウムの最大の消費者はNASAで、約7500万立方フィートのヘリウムを使用しています。これに続いて、ロケット燃料として使用される酸素と水素を冷却するためにヘリウムを使用する米国国防総省があります。