Очень своевременное и важное открытие для человечества
Аппарат магнитно-резонансной томографии
Один из самых распространённых элементов во Вселенной — гелий — относительно редко встречается на Земле. До настоящего времени у учёных даже не было способа найти его месторождения.
Гелий находили только случайно, вместе с месторождениями природного газа, и добывали из того же природного газа процессом низкотемпературного разделения — так называемой фракционной перегонкой.
В то же время гелий крайне важен для науки и промышленности. В некоторых случаях это не слишком критично — никто не будет переживать, если воздушные шарики перестанут улетать в небо. Но в отдельных областях гелий практически незаменим. Например, в аппаратах магнитно-резонансной томографии (МРТ) применяются сверхпроводящие электромагниты, работающие в жидком гелии. Это самый оптимальный хладагент, и отсутствие гелия имело бы неприятные последствия.
Кроме магнитно-резонансной томографии, жидкий гелий применяется в качестве хладагента для охлаждения сверхпроводящих магнитов в детекторах инфракрасного и высокочастотного излучения, сквид-магнетометрах, сканирующих туннельных микроскопах, ускорителях заряженных частиц. Например, в Большом адронном коллайдере в ЦЕРНе используется 96 тонн жидкого гелия для поддержания температуры 1,9?K.
Жидкий гелий используют также в криостатах растворения, криогенных электрических машинах. Газообразный гелий — в металлургии в качестве защитного инертного газа для выплавки чистых металлов, в пищевой промышленности (пищевая добавка E939) как пропеллент и упаковочный газ, для наполнения воздухоплавающих судов (дирижабли и аэростаты) как безопасная альтернатива водороду, в баллонах для дайвинга, для наполнения воздушных шариков и оболочек метеорологических зондов, для заполнения газоразрядных трубок, в качестве теплоносителя в некоторых типах ядерных реакторов, в качестве носителя в газовой хроматографии, для поиска утечек в трубопроводах и котлах, как компонент рабочего тела в гелий-неоновых лазерах, для продувки топливных баков жидкостных ракет и т.д.
Гелий-3 является также перспективным топливом для термоядерной энергетики в далёком будущем. Удивительно, что при такой важности гелия для науки и промышленности, а также учитывая его перспективы для энергетики, у учёных до сих пор не было эффективного поиска месторождений гелия в земной коре. Дошло до того, что некоторые специалисты даже предлагают добывать гелий из реголита на Луне, если земные запасы этого элемента истощатся.
До последнего времени ни одного месторождения гелия не было найдено целенаправленно — только случайно, в маленьких количествах, вместе с нефтью и газом.
Теперь ситуация наконец-то сдвинулась с мёртвой точкой. Группа учёных из Оксфордского и Даремского университетов (Великобритания) совместно с норвежской гелиодобывающей компанией Helium One разработали совершенно новый метод обнаружения газовых месторождений — и с его помощью нашли первое настоящее месторождение гелия (на территории африканского государства Танзания).
Учёные начали с теоретической работы. Они изучили, как в процессе вулканической активности древние минеральные породы в земной коре разогреваются в достаточной степени, чтобы освободить содержащийся в них гелий.
Для исследования авторы выбрали Танзанийскую Восточно-Африканскую рифтовую долину (Великую рифтовую долину), где движение континентов порождает вулканическую активность и создаёт трещины в земной коре, обнажая древнейшие минеральные породы. Кстати, среди этих пород учёные недавно нашли окаменелые останки самой древней на Земле фермы возрастом 25 миллионов лет, там термиты культивировали грибы для пропитания своей колонии.
Расположение Великой рифтовой долины
Как видим, Великая рифтовая долина полезна не только для эволюционной истории, но и для других областей науки и промышленности. Именно там нашли месторождение гелия.
Результаты исследования представила одна из авторов научной работы, аспирантка Даремского университета Дайвина Данабалан (Diveena Danabalan) на Гольдшмидтовской конференции по геохимии в Иокогаме (Япония).
«Мы показали, что вулканическая активность в рифте имеет важное значение для формирования ощутимых резервуаров гелия, — объяснила аспирантка. — Вероятно, вулканическая активность обеспечивает достаточно тепла, чтобы освободить гелий, накопленных в древних породах. Однако, если газовые ловушки находятся слишком близко к определённому вулкану, то существует риск смешивания гелия с вулканическими газами, такими как углекислый газ, в точности так же, как мы наблюдаем в термальных источниках этого региона». Сейчас учёные работают над тем, чтобы определить местоположение самой благоприятной, «идеальной» зоны между древней породой и современными вулканами, где присутствуют наилучшие условия для формирования резервуаров чистого гелия.
Найти месторождение гелия в Танзании помогла случайная наводка — на территории Танзанийской Восточно-Африканской рифтовой долины были места, где прямо из почвы выделялся гелий и водород. Вооружённые новой геологической теорией о формировании месторождений, учёные сделали смелое предположение, что под землёй находятся богатые запасы гелия. Так оно и вышло.
Месторождения гелия в Танзании: Руква, Балангида и Эяси. Карта компании Helium One
Независимые эксперты оценили вероятные запасы гелия одного только месторождения в Рукве в 1,528 млрд кубометров. Этого хватит, чтобы заполнить жидким гелием 1,2 миллиона аппаратов для магнитно-резонансной томографии.
Но самое главное, что новый метод используют для поиска новых месторождений, которые сейчас нужны как никогда. Мировое потребление гелия составляет 226 млн кубометров в год, а в крупнейшем в мире резервуаре — Федеральном стратегическом резерве гелия США (United States Federal Helium Reserve) — осталось всего 685 млн кубометров гелия. При этом общие известные запасы гелия в США составляют примерно 4,3 млрд кубометров.
Таким образом, открытие британских и норвежских геохимиков придётся весьма кстати для мировой экономики, науки и технологий. Возможно, хотя бы на несколько десятилетий человечество обеспечит себя гелием, даже с учётом роста потребления.
Комментарии (52)
alexkunin
28.06.2016 19:46+18В общем, до этого метода гелий находили исключительно случайно.
(тут какое-то непонятное движение, придумывают новый способ, крутят-мутят)
Затем в Танзании — опять же, «помогла случайная наводка» — нашли место, где «прямо из почвы выделялся гелий».
Догадались копнуть это место — и бац! — обнаружили гелий. Новый метод обнаружения месторождений работает! Пусть даже это конкретное месторождение нашли с помощью «случайной наводки».
perfect_genius
28.06.2016 21:28Окончание запасов гелия могло бы быть причиной отсутствия МРТ в сюжете Интерстеллара. И на Луну там «не летали».
itmanager85
29.06.2016 01:43-1любопытно, и чё когда гелий кончится что будут делать?
PaulIsh
29.06.2016 03:44будут синтезировать из водорода термоядерной реакцией?
Raegdan
29.06.2016 05:03+1Если мы научимся синтезировать водород в гелий, то перестанет быть проблемой полный звёздный цикл до железа. В термоядерной печке главное — раскочегарить ее и придумать способ изолировать активную зону. С первым справится реакция синтеза гелия, второе тоже решится само т.к. дефект массы по приближении к железу снижается. Следовательно, гелий станет топливом второго этапа синтеза, и его наверное будет жалковато тратить на шарики и мультяшный голос.
chaloner
29.06.2016 08:00-3Технически, гелий и на современном этапе развития науки можно синтезировать. Вопрос в рентабельности: электролиз воды и дальнейший синтез гелия из водорода довольно энергозатратная процедура.
eldarmusin
29.06.2016 09:54Ну если один элемент (водород) мы уже можем синтезировать в другой элемент (гелий), то можно закрывать проект ИТЕР. И что уж мелочиться давайте сразу золото, или платину делать?
ClearAirTurbulence
29.06.2016 16:33+1Не очень понимаю несогласие с chaloner. На данном этапе синтез гелия производился уже не раз, просто недолго и дорого. ITER немного про другое, он скорее про Q=10.
Про золото тоже непонятно. Фраза «вопрос в рентабельности» вроде бы трактуется однозначно, нет? А получать его — уже получали (правда, не синтезом), только, опять же, недорого и немного:
«Using the LBNL’s Bevalac particle accelerator, Morrissey and his colleagues boosted beams of carbon and neon nuclei nearly to light speed and then slammed them into foils of bismuth.… Along with the four protons, the collision-induced reactions had removed anywhere from six to 15 neutrons, producing a range of gold isotopes from gold 190 (79 protons and 111 neutrons) to gold 199 (79 protons, 120 neutrons), the researchers reported in the March 1981 issue of Physical Review C.»itmanager85
29.06.2016 22:16ок, скажите сколько стоит синтезировать один (!!) грамм золота из свинца?
chaloner
30.06.2016 07:59+2Как бы Вам ответить-то… Давайте посчитаем хотя бы приблизительно. Данных по золоту я вменяемых не нашел, однако примерно прикинуть время и целесообразность синтеза можно. Я возьму для примера синтез Нобелия на линейном ускорителе UNILAC в Дармштадте. Да, это не золото, но разница выхода не будет исчисляться разами, а для примера, поверьте мне, этого хватит. Итак, по 102-му у нас инфа есть: синтезировали 1000 атомов в час. Предположим, что выход золота аналогичен. Для получения 1 грамма золота необходимо набрать 3,07?10^21 атомов, значит на это уйдет всего-то 3070000000000000000 часов (127916666666666666,67 дней, 350456621004566,21 лет). Подождем? Сколько нам потребуется денег хотя бы на содержание штата работников и работу ускорителя, как думаете? Меньше чем стоимость 1 грамма золота?
chaloner
30.06.2016 06:53Боюсь, что если мы будем их именно синтезировать, то это будет много дороже, чем добывать. И, да, технически ИТЭР не необходим для синтеза, можно взять тот же фузор Фарнсуорта — Хирша, вот только выход вещества будет мал, а энергии жрет это чудо как голодный крокодил.
Mad__Max
30.06.2016 06:52+1Не получится. Ну точнее теоретически-то все возможно, но вот освоение синтеза гелия из водорода НЕ равно возможности синтезировать все что угодно вплоть до железа. Там дальше еще круче параметры плазмы нужны + эта плазма остывает тем быстрее, чем более тяжелые элементы в нее входят.
black_semargl
29.06.2016 10:43+1Юпитер состоит из гелия на 10%. Нептун — на 20%
А в атомном реакторе это вообще отход (и вообще весь земной гелий это продукт радиоактивного распада)mark_blau
29.06.2016 18:22Следующий шаг новости — «В местах новых месторождений гелия обнаружены гиганские залежи урана, сенсация, шок!»
Mad__Max
30.06.2016 18:43Это кстати вполне возможно. Гелий образуется во вполне существенных количествах в залежах минералов содержащих уран и торий.
Причем в несколько раз больше чем другого известного спутника таких залежей — Радона.
Так что «древние минеральные породы» в результате нагрева которых пошел освобождаться и выходить на поверхность гелий могут оказаться уран-содержащими.black_semargl
30.06.2016 22:14Это запросто может оказаться гранит материкового щита.
Который в самом деле уран-содержащий, где-то 25 грамм на тонну. И этого гранита там триллион тонн.
Alexey2005
29.06.2016 14:44А почему воздушные шарики наполняют именно гелием? Ведь есть же множество газов легче воздуха. Да вот хотя бы водород. Ведь наверняка можно добавить в него что-то такое, что снизило бы его горючесть. Или, если хочется чего-то инертного, есть неон — он тоже легче воздуха, и при этом пятый по распространённости элемент Вселенной.
YuukiHogo
29.06.2016 15:52Добавка к водороду чего-то пропорционально увеличит удельный вес смеси и сделает собсно сие мракобесие бесмыссленным.
mark_blau
29.06.2016 20:44Циолковский предлагал наполнять вакуумом.
General_Failure
30.06.2016 07:33Представил себе баллоны со сжатым вакуумом и радостных детишек, которым надувают шарики из этих баллонов
2morrowMan
Короче, в Танзанию идет демократия…
StjarnornasFred
Кстати, любопытен экономический вопрос для Танзании. Теоретически на торговле сырьём страна может подняться, если, конечно, умелые хозяйственники найдутся, а деньги не будут разворованы.
Eklykti
Угу, только вряд ли кто-нибудь собирается это сырьё у них покупать. Тупо поставят базу и будут выкачивать, а местное население получит, как всегда, болт.
EugeneButrik
«Болт»?! Как нерационально. Местное население «взамен» получит аппарат МРТ, метеорологический зонд, ну или воздушные шарики на худой конец и «скидку» на гелий. :)
Business. Business never changes.
herr_kaizer
А где такое практикуется, не подскажете? В современном обществе месторождения принято брать в аренду.
Eklykti
Берём как бы в аренду у официальных властей (они там вообще есть?), ставим свою базу, заселяем своих специалистов, добываем что нужно. Денег от этой аренды больше никто и никогда не видит, а местное насеоение получает максимум «эй, чуваки, нам тут влом самим копать сортир, держите лопаты и пару баксов, и чтоб был готов к вечеру».
herr_kaizer
Ну вы сейчас описали вообще любое государство с централизованной системой власти.
StarCuriosity
Скорее, любое государство без сильной власти.
В 90-е в России как-то централизованной власти не наблюдалось.
herr_kaizer
Централизованную власть можно купить. В 90-е она тоже была централизованной, пусть и слабой.
Kryptmann
Да, принято. У местного царька в фуражке и кителе с кучей медалей. На банкете в посольстве страны-протектора, в присутствии представителей заинтересованных корпораций и народным музыкальным коллективом. Каким местом тут местное население — не ясно.
herr_kaizer
А кто виноват в безвольности населения? Транснациональные компании?
Kryptmann
Не могу ничего сказать о их «безвольности». Но точно могу утверждать что местное население не получает ни цента из аренды миллионов акр пахотных земель в Судане, Эфиопии, Конго и еще бог знает где. Также я не думаю что местное население получает процент за использование источников воды или рабочие места (или школы, больницы) от корпораций стран-арендаторов. И уж точно им не сытнее живется.
Я объясню — меня не тяготит бремя белого человека, а порядок вещей кажется естественным для человеческого социума. Я просто не люблю когда массу глодающего и страдающего населения планеты (на которую всем насрать, по большей части и мне тоже) обезличивают и перекладывают на них вину колонизатора.
svd71
Советую поискать в сети информацию о стране с названием «Родезия».
До тех пор, пока зам трудились «белые колонизаторы», местные жители имели и работу, и достаток: была одна из самых процветающих стран региона. В совокупности с природными ресурасми обеспечивало даже сильнейшую армию на континенте, которая «давала прикурить» даже некоторым пришлым колонизаторам.
Пришлые нашли ключик для слоmа такой страны: разыграли национальную карту. Для начала отменили права всех белых на вледиение землей, несмотря на то, что многие из этих белых там родились и выросли (и не в одном поколении). Потом национализировали все рудники и все производственные мощности страны. У них всенародно выбранный бессменный президент с поддержкой 98%.
Ах, да! Теперь страна называется Зимбабве.
Nepherhotep
Из википедии:
> В январе 2013 года министр финансов страны сообщил, что после выплаты зарплат бюджетникам в государственной казне осталось 217 долларов
herr_kaizer
Да к истории-то обращаться не обязательно, прямо сейчас то же самое происходит в ЮАР.
Alexey2005
Проблемы начались не из-за этого, а потому, что страна захотела независимости. Британия отказалась эту самую независимость предоставлять до тех пор, пока во власти не будет чёрного большинства (политика NIBMAR — No Independence Before Majority African Rule).
После того, как Родезия самовольно провозгласила независимость, против неё резолюцией ООН №232 от 1966г были введены санкции. При этом Родезия была сырьевым государством, практически вся её экономика держалась на экспорте хрома и табака. Ну вот эти товары попали в санкционный список. При этом страна оставалась непризнанным государством, т.е. иметь с ней дело вообще было сложновато. Неудивительно, что после этого жизнь в стране стала несколько хуже.
Потом ситуация серьёзно ухудшилось, когда в дело вмешались соседи — контроль над значительной частью Мозамбика установила радикальная организация ФРЕЛИМО, пользовавшаяся поддержкой СССР. И они, опираясь на чёрное население Родезии, начали раскачивать ситуацию, в итоге добившись полноценной гражданской войны и вынудив белое правительство пойти на переговоры.
Далее страна 11 лет сидела на денежных подачках ФРГ, Франции, Великобритании и Швеции, и там шёл постоянный передел власти.
А в 1991г. за дело взялся МВФ, который выделил кредит под проведение структурных реформ. Конец немного предсказуем — сложно найти страну, чья экономика бы серьёзно поднялась после прихода МВФ. Именно тогда началось изъятие земель у белых.
Далее немного не повезло с природным условиями — три года жесточайших засух, и как следствие проблемы с продовольствием. А уже в 1998г. Великобритания опять вводит против страны экономические санкции. Ну, а когда экономика еле жива, вполне очевидно, что население загорается идеями всё отнять у клятых буржуев и поделить, что и было проделано. Передел собственности достиг невиданных масштабов. Одной только земли за 2000г. было изъято у белых 6 млн. гектар. И тогда санкции ввёл ещё и конгресс США. Как думаете, могло ли это как-то улучшить ситуацию? Вам всё ещё странно, что «дикие папуасы» никак не могут стабилизировать экономику? Тогда смотрим, что было дальше.
В 2002г. санкции против Зимбабве ввёл ЕС, причём довольно странные — если с запретом на военное и техническое консультирование всё понятно, заморозка активов тоже, то почему под санкции попали медицинские и образовательные проекты? В итоге качество образования, которое до того было одним из лучших в Африке, резко упало, а четверть учителей вообще свалило из страны.
В 2005г. санкции ещё добавочно расширили.
Выборы в 2008г. — те самые, когда во втором туре был всего один кандидат, который вполне закономерно набрал свыше 85% голосов — вообще заслуживают целой статьи. Ну, а реакция запада на них была вполне ожидаемой — нам нужно больше, ещё больше санкций!
Тогда же в дело вступили всевозможные международные организации, которые при посредничестве ЮАР рулили страной как хотели, и президент Зимбабве под угрозой полного уничтожения экономики страны вынужден был пойти на сотрудничество, что положительно сказалось на отношении запада.
В итоге с 2011 по 2014г. санкции постепенно ослабляли (но до конца так и не сняли), и экономика сразу же закономерно пошла вверх — к концу 2011 удалось взять под контроль инфляцию и даже добиться прироста ВВП.
А уже в 2012г. на несчастную страну вновь обрушился МВФ с очередными кредитами и пакетом реформ. Конец немного предсказуем…
andrey_aksamentov
В южную корею тоже пришла демократия в свое время, и они небыли против, как некоторые очень гордые народы, и принялись развиваться и участвовать в мировой торговле…
Выгоднее вложить деньги в строительство производства и транспортировку, привлечь для этого местное население, в последующем покупать у них гелий. Это не только намного порядков дешевле каких либо военных действий, но и выгодно с политической стороны.
Welran
В Южную Корею никакая демократия не приходила. Там была обычная диктатура. Собственно ни в одной стране ЮВА демократией и не пахло. Разве что в Гонг-Конге и то это была колония.
andrey_aksamentov
Судя по признакам уровня жизни и производства, очень даже приходила.
Welran
Какое отношение уровень жизни и производства имеет к демократии?
andrey_aksamentov
На практике видно что прямое.