Wikipedia. Sir William Ramsay, the discoverer of terrestrial helium
Föreställ dig … att rusa iväg med din älskade till sjukhuset, med ett livshotande tillstånd som en potentiell stroke bara för att få reda på att sjukvårdspersonalen inte kan bekräfta dina misstankar eftersom magnetröntgen (MRI) inte fungerar på grund av bristen på det kritiskt elementet helium. Det är bara ett gripande exempel på den typ av skrämmande scenario som världen snart kan möta på grund av den globala heliumbristen.
Helium (He), ett icke-förnybart grundämne som finns djupt inne i jordskorpan och är för närvarande en bristvara, som ännu inte finns på mångas radar och är inget som man nu pratar om.
Helium en gas som är inert och ljust. Det undkommer vissa geologiska formationer. Man behöver verkligen en bra struktur för att fånga den. Helium används till alla möjliga viktiga saker. Du vet, batterimetaller har varit ett stort tema på sistone. Kritiska metaller. Nja, helium är superkritiskt för alla möjliga saker som till exempel MRI-maskiner, tillverkning av fiberoptiska ledningar och till och med raketuppskjutningar för rymdutforskning och kylmedel i den växande flottan av kärnkraftsreaktorer. Det är verkligen den förbisedda ryggraden i massor av högteknologiska applikationer. Nja, det är som uran i vissa avseenden eftersom det är väldigt ogenomskinligt.
Enligt gasindustrin är världen för närvarande i begreppet ”Helium Brist” som kan skyllas på minskande och opålitlig produktion från befintliga källor, inklusive Ryssland och USA.
Ryssland, en nyckelbov, som systematiskt har begränsat heliumproduktionen ända sedan de invaderade sin fredliga granne Ukraina, och det har också förekommit oförutsedda försörjningsstörningar där. Landets Amur heliumfabrik, som ägs av Gazprom, fattade eld i början av förra året, vilket ledde till en katastrofal explosion och obestämd avstängning. Ungefär samtidigt satte en stor läcka vid anrikningsanläggningen för rå-helium i Cliffside i Amarillo, Texas, en tillfällig klämma på heliumflödet. Försörjningsstörningar som dessa är en mycket stor sak för ett antal branscher, inklusive medicin och teknik.
Sjukhus – som använder flytande helium för att kyla supraledande magneter i MRI-maskiner – utgör ungefär en tredjedel av den globala efterfrågan på helium. Och det är bara toppen av isberget. Då helium är avgörande för ett brett spektrum av applikationer som kräver extremt låga temperaturer (under minus 220 grader C) som endast kan uppnås vid kyliga temperaturer som levereras av flytande helium.
Och eftersom helium är icke-reaktivt mot de flesta andra grundämnen (och därefter ger en inert skyddande atmosfär), är det idealiskt för odling av kiselkristaller som behövs för ”wafers” som det tunna halvledarmaterial i kisel som integreade kretsar tillverkas av kallas.
Andra applikationer är lika varierande som väder- och festballonger, bilkrockkuddar, fiberoptik, mikroskop.
För processer som kräver temperaturer under minus 220 grader Celsius finns det helt enkelt ingen ersättning för det näst lättaste elementet på jorden.
Vi har alla vant oss vid tillförlitligheten i väderrapporter … och det finns en anledning till den märkbara ökningen av noggrannhet under det senaste decenniet eller två. Men väderballonger, som drivs av helium, släpps vanligtvis två gånger dagligen från cirka 900 platser över hela världen. Men förra året, på grund av en förvärrad heliumbrist minskade många sina väderballongsuppskjutningar från två gånger till en gång dagligen – vilket orsakade kritiska störningar i väderprognostjänsterna.
Eftersom utbudet fortsätter att vara begränsat kommer efterfrågan på helium bara att öka eftersom nya applikationer utvecklas främst inom den medicinska och industriella sektorn.
Som ett resultat förväntar sig branchanalytiker att det växande obalansen mellan utbud och efterfrågan kommer att stödja högre heliumpriser och efterfrågetillväxt fram till år 2028, där marknaden kan ballongera – utan ordlek – från 4,45 miljardr USD 2022 till 6,5 miljarder USD.
Det är viktigt att notera att nästan all världens heliumproduktion kommer från naturgasreservoarer, av vilka många upptäcktes och utvecklades för decennier sedan, och att endast en liten bråkdel av dessa reservoarer har helium i en tillräckligt hög koncentration för att ekonomisk utvinning ska ske.
C-E Simonsbacka
Helium-3 och helium-4 är de två stabila isotoper av helium som är naturligt förekommande. Helium-3 innehåller två protoner och en enda neutron i sin kärna medan helium-4 innehåller två protoner och två neutroner i sin kärna.
Flytande helium-4 (4He) behövs för vetenskapligt och industriellt bruk. Utmaningen är att kyla den till minus 269 grader C, förvara den i speciella kapslar och transportera med specialbyggda containerbilar. Helium-3 finns inte i jorden i brytbara proportioner
I Finland har man i betydligt större utsträckning än i Sverige intresserat sig för gas i kristallin berggrund. Detta med undantag för gasprospekteringen i Gravberg 1, Siljansringen. Heliumet i Gravberg 1 har samlats upp från kärnhålen och en underjordisk vattenreservoar. Saltvatten som återvunnits från under 5453 m hade relativt höga gaskoncentrationer (0,25 – 1,0 m³ gas per m³ vatten, vilket ligger långt under mättnadsnivåer. De vanligaste gaserna är kväve (N2) 45%, helium (4He) 45%, argon (Ar) 2 % och väte (H) 2 %. De typiska gassammansättningarna för testperioden är helium 30-54%, kväve 41-57%, argon 1,9-3,9% och väte 1,1-3%. Ar och He är av jordskorpans ursprung. Under 6 km finns stillastående vatten, vilket framgår av dess relativt höga heliumkoncentration på cirka 0,1 m³ He per m³ vatten och dess höga salinitet 150 000 ppm.I de finska ultrabasiska leden är de höga gashalterna förbundna med salthalter på 70-200 g/l. Djupgasen i dessa finska hål består till upp emot 10-20 % av helium-4.
Royal Helium Ltd. (TSXV-RHC)
https://royalheliumltd.com/site/assets/files/5130/rhc_presentation_deck_may_31_2023.pdf
Production of helium worldwide in 2022, by country
https://www.statista.com/statistics/925214/helium-production-worldwide-by-country/
Mvh,
Astra Zeneca återvinner helium i pilotprojekt: ”Många intresserade”
29 MARS 2023
”Globalt använder företaget 10 000 liter helium per år, varav 3 000 liter i Mölndal. När de installerat systemet på sina laboratorium världen över, räknar de därför med att spara in cirka 330 ton koldioxid varje år.”
https://www.svt.se/nyheter/lokalt/vast/aztrazeneca-atervinner-helium
Mvh,
Det kanske är värt att nämna varför det finns helium i berggrunden. Det beror på den naturliga radioaktiviteten. Då en instabil atomkärna faller sönder sker det ofta genom att en alfapartikel avges. Denna består av två protoner och två neutroner, d v s en heliumkärna, och är extremt stabil. När den bromsats upp genom kollisioner med andra atomkärnor drar den till sig två elektroner och förvandlas till en heliumatom. De flesta av dessa heliumatomer letar sig upp till ytan och försvinner eftersom de är extremt små, men vissa typer av berg stoppar dem. Sådant tätt berg stoppar ju även andra små molekyler som t ex metan, så därför förekommer det utvinnbara halter helium i vissa naturgasfält.
Det kan tilläggas att i vissa applikationer (t ex ballonger) kan helium ersättas av väte, som dock är betydligt kinkigare att hantera p g a sin explosivitet och negativa effekt på stål. Och för temperaturer under 20 K är det bara helium som duger.
#1
Man kan faktiskt köpa helium 3 trots att det inte finns i utvinnbara mängder på Jorden. Men det är inte billigt.
Helium 3 uppstår när den radioaktiva väteisotopen tritium sönderfaller. Tritium kan relativt lätt framställas i en kärnreaktor och används i kärnvapen. Genom att fylla den ihåliga uran- eller plutoniumsfären kan man avsevärt öka effekten och därmed spara på det mycket dyra plutoniet eller uran 235. Tritiumet sönderfaller dock som sagt, och måste bytas med några års mellanrum och renas från helium 3, som sedan säljs.
Helium 3 har ännu lägre kokpunkt än helium 4 och används därför i processer där extremt låga temperaturer behövs.
#3 Varför kan man inte använda väte för temperaturer under 20 K ?
H2 borde vara mer hanterbart än universums minsta molekyl He.
Iceotope and Meta Are Liquid Cooling HDDs
11 december 2022
Utdrag översatt till svenska:
Iceotope har publicerat en studie med Meta som bekräftar effektiviteten och effektiviteten hos vätskekylningsteknik på chassinivå för att möta kylningskraven för hårddiskar med hög densitet. Studien visar att vätskekylning framgångsrikt kyler frekvensomriktarna vid en lägre, mer konsekvent temperatur för färre frekvensfel. Det erbjuder också en lägre total ägandekostnad, med förbättrad efterlevnad av miljömässiga, sociala och styrande regler.
Med upp till 463 exabyte (en triljon byte – tusen petabyte) data som förväntas genereras av varje person varje dag år 2025, och global datalagring som förutspås överstiga 200 zettabyte (tusen triljoner byte – tusen exabyte), tyder studien på att vätskekylningsteknik kan vara ett värdefullt verktyg för organisationer som vill kyla sin datalagring effektivt
Studien visar upp ett luftkylt lagringssystem med hög densitet som omkonstruerats för att använda enfas nedsänkningskylning. Det kommersiella standardlagringssystemet bestod av 72 hårddiskar, två noder med enstaka uttag, två SAS-expanderkort, NIC och ett kraftfördelningskort i en 4U-formfaktor. Hårddiskarna var hermetiskt slutna heliumenheter.
Sammantaget ger studien starka bevis för att vätskekylningsteknik kan vara ett effektivt och effektivt sätt att kyla lagringssystem med hög densitet. Eftersom efterfrågan på datalagring fortsätter att öka, kanske organisationer vill överväga att införliva vätskekylningsteknik i sin datacenterinfrastruktur för att förbättra värmehanteringen och minska risken för utrustningsfel. Som sagt, vätska har utmaningar, som nya modeller av serviceutrustning, men fördelarna bör åtminstone övervägas av framåttänkande CIO:er.
https://www.storagereview.com/news/iceotope-and-meta-are-liquid-cooling-hdds
Mvh,
#5, Lars Cornell
Vet dock, att flytande kväve kan användas i vissa kylsystem och det finns nu ett antal företag som är specialiserade på vattenkylningslösningar för kylning av MRI. Men kvävet ger upphov till större utsläpp av växthusgasen lustgas. Lustgas är en växthusgas som är nästan 300 gånger starkare än koldioxid och blir kvar i atmosfären i mer än 100 år.
Mvh,
Om fusion någonsin blir kommersiellt gångbart, borde väl helium bli en restprodukt därifrån?
Det är dags att sluta använda helium i ballonger för vanligt folk, kanske? Och väderballonger borde i stor utsträckning kunna börja använda vätgas, även om det kan bli problem med säkerheten.
#8, Lars Kamél
Visst finns det potentiella alternativ till helium:
– Argon kan användas som skyddsgas för svetsning istället för helium och är att föredra för vissa typer av metall.
– Vätgas är en lämplig ersättning för ballonger där vätets brandfarlighet inte är ett problem.
– Väte/syreblandningar kan också används vid djupdykning.
Mvh,
Rent teoretiskt kan man skapa fusion med Helium-3 och Deuterium. Varvid vanligt Helium (4) och vanligt Väte bildas. Alltså utan radioaktiva rester.
Det finns idéer om detta, men problemet är att det krävs riktigt höga temperaturer, alltså komplicerat. Att få fram tillräckligt med Helium-3 är också en utmaning.
https://www.explainingthefuture.com/helium3.html
#4, tty och #10, Karl Eider
Helium-3 kostar cirka 100 000 dollar per kg, mycket dyrare än guld. Den kan också tillverkas genom neutronaktivering av litium som producerar tritium. Tritium sönderfaller sedan till helium-3 med en halveringstid på mer än 10 år. Endast små mängder helium-3 produceras, mest för forskning, eftersom det har några mycket märkliga egenskaper som till exempel en mycket lägre kokpunkt.
Mvh,
I vilken utsträckning kan kväve bilda N2O ? N2O är bara 0.34 ppm alltså en 1200 del av CO2 effekten blir en fjärdedel. N2O befinner sig i början på den logaritmiska skalan varför effekten avtar med ökande halt.
Neon har också en mycket låg kokpunkt. Ett problem är dock att avståndet nedåt innan det stelnar är litet.
Kanske kan neon/helium blandningar vara ett sätt att spara helium. Finns eutektikum?
CE Simonsbacka
Att helium-3 kostar 100 000 dollar per kg är rätt ointressant eftersom helium- 4 är det som används i ”verkligheten” alltså för annat än forskning. Och att det är dyrare än guld per kg är också rätt ointressant eftersom det normalt är en gas, även om det som kylmedel är en vätska. Ett kilo heliumgas är många kubikmeter vid normaltryck.
#12. LasseLu
Det finns flera sätt att tillverka N2O (lustgas), se Wikipedia
https://en.wikipedia.org/wiki/Nitrous_oxide#Production
N2O är ett nyckelämne som påverkar utarmningen av ozonskiktet samt den globala uppvärmningen till följd av växthuseffekten.
Mvh,
Kväve kan inte spontant bilda N2O. Kväve är mycket stabilt och behöver hjälp även om det finns många sätt att göra olika kväveföreningar t.ex. gödsel. Jämförelsen mellan gasers påverkan på temperaturen haltar eftersom effekten är logaritmisk CO2 är nästan mättad. Det är därför man får så stora skillnader mellan CO2 och N2O. Ökningen av N2O är också långsammare än för CO2 så effekten blir bara 10% enligt W Happer och van Wijngarden.
Kärnreaktorer
Energiindustrin undersöker också olika användningsområden för helium. Nästa generations kärnreaktorer, eller ”Pebble Bed-reaktorer”, är en högtemperaturreaktorer som sägs vara säkrare och är billigare än traditionella kärnreaktorer. Reaktorn producerar värme genom att använda turbiner för att passera heliumgas genom härden, som innehåller en bädd av tennisbollstora ”pebbles” gjorda av uran.
Mvh,
Rossmore # 17
visst har du rätt
men jag tyckte att jag lärde mig något nytt — och det gör man ju inte varje dag
#17 Sten Kaijser
Lärde mig just att inlägg man påbörjat men ångrat och raderat inte riktigt raderas. Gör bloggen lite opålitlig om jag får svara.
Hursomhelst, här en länk till en observation som borde ge en reaktion i media men som aldrig kommer att göra det.
http://polarportal.dk/fileadmin/polarportal/surface/SMB_curves_LA_DK_20230601.png
Kommentarer överflödiga.
Lite OT. Nog är det anmärkningsvärt att den borgerliga regeringen, dessa mycket kalla första junidagar efter en kall majmånad, känner sig nödgad att i statliga riksmedia (P1) trumma ut varningar om potentiellt kommande heta sommardagar? Är det sunt??
Anders #20
Ja vi får ju ingen tid på oss att acklimatisera oss. Vi borde använda ordet acklimatisera mera det tycks närmast var bortglömt idag, vad vet jag det kanske är struket ur ordlistan.
#21 Håkan B. 👍 Den enda anpassningen (acklimatiseringen) som beaktas i dagsläget verkar vara den som syftar till det rådande politiska klimatet…
”Fredliga” granne Ukraina? Det var väl att fara med osanning…
Utan helium får man kanske nöja sig med halvium. Hälften så bra. Och utan strontium kan struntium duga.
Man bör inte kalla MRI (Magnetic Resonance Imaging) för Magnetröntgen – det förekommer mig veterligen bara i Sverige. Det har inget med Röntgen, eller röntgenstrålar, att göra. Magnetkamera förekommer också bara i Sverige, men är mer acceptabelt. Kärnmagnetisk resonanstomografi är väl nära det korrekta.
I engelskspråkiga länder plockade man bort ”nuclear” (kärn), för att inte skrämma vissa.
Re Helium, så försvinner en liten, men viss del ut i världsrymden – som en konsekvens av den lätta massan och den motsvarande hastighetsfördelningen i gasfas – där man kan uppnå ”escape velocity” – ca 11 km/sekund – för att övervinna gravitationskraften.