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发现巨大的氦气藏是工业的“改变游戏规则”
来源:http://www.jingwan.cc2019-08-22 14:27
图片:Antoine2K / Shutterstock

由于已知的储量已经耗尽,专家们多年来一直警告氦气即将短缺。现在,英国研究人员在坦桑尼亚发现了大量的氦气储备,采用了一种新的勘探方法,为未来提供了希望。

事实证明,火山活动在创造新的氦储量方面起着至关重要的作用。 Diveena Danabalan是达勒姆大学的研究生,他在的Goldschmidt地球化学会议上介绍了该团队的研究成果。达勒姆和牛津大学的科学家与挪威勘探公司Helium One合作,将这种见解与地震成像和地球化学取样相结合,以确定新发现的储量。

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我们非常需要找到新的氦储量。它不仅仅用于儿童派对气球。消耗的氦气的五分之一用于MRI,因为这些机器需要超导磁体,而超导磁体又需要液氦达到足够低的温度才能超导。它被半导体工业用于生长晶体和冷却组件,以及检测测试容器中的泄漏。氦气对于基础科学研究至关重要,特别是在材料科学中,将物质冷却到极冷的温度会冻结许多复杂的因素,使系统更容易研究。

氦气是宇宙中最丰富的元素,但在地球上只有很少的元素,大约百万分之五。它也是最轻的元素之一,这意味着它很快就漂浮在地球的大气层之外。我们所拥有的氦储量主要是铀和其他重元素经历放射衰变的结果,在此过程中产生氦原子。大多数只是上升到地面并漂浮,但有些像天然气一样被困在地球上。实际上,它通常是通过天然气处理提取的,至少在经济上可行的情况下这样做。

德克萨斯州阿马里洛的氦气厂的残余物。图片来源:维基共享资源/知识共享

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自1910年立法者批准储存以来,德克萨斯州阿马里洛市附近最大的氦气储存

量达到10亿立方英尺。 20世纪90年代,美国国会投票决定这些氦储备,基本上将其私有化。结果是价格大幅波动对科学家来说是一个大问题。

我们消耗的氦气远远超过我们每年生产的氦气。当康奈尔大学的诺贝尔物理学家罗伯特理查森主持2010年国家科学院的一项研究时,他令人难忘地宣称我们现有的储备应在25年内用完,鉴于此,氦气球应该花费每个气球100美元,如果成本是在公开市场的基础上确定的。

有些人喜欢狡辩说我们不能真正地从氦气中取出氦气,因为更多的是通过上述核衰变一直产生。从技术上讲,它仍然是一种可再生资源。但在某些时候,检索它变得如此昂贵,以至于它不值得。

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这就是为什么牛津/达勒姆合作的结果如此显着:它展示了一种可行的勘探策略,用于揭示隐藏的氦储量。具体而言,火山活动提供足够强的热量以从古老的岩石中释放氦气,然后将其捕获在较浅的气田中。当团队与Helium One联手在坦桑尼亚火山丰富的裂谷寻找这样的矿床时,他们找到了这么大的储备,它可以供应超过120万个MRI扫描仪。

牛津大学的Chris Ballentine在一份声明中说,我们在坦桑尼亚东非大裂谷地区抽取氦气(和氮气)从地面冒出来。 这是改变未来社会安全的氦需求,未来的类似发现可能并不遥远。

当然,如果那些被困气体太接近一座火山,所有这些火山气体都将与它混合在一起。这会稀释商店,分离出氦气可能是一个昂贵且耗时的过程。 Per Danabalan, 我们现在正在努力确定古地壳和现代火山之间的 goldilocks区域,其中氦释放和火山稀释之间的平衡是正确的.

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