ASU は研究をリサイクルします

バブルがはじけるのは残念ですが、世界中でヘリウムが不足しています。 この空気より軽いガスは、パーティーの風船を浮かせることで知られていますが、医療画像処理、マイクロチップの製造、ロケットの試験など、他にも多くの重要な用途があります。

供給を最大限に活用するために、アリゾナ州立大学は、研究に使用するヘリウムをリサイクルする持続可能なシステムを磁気共鳴研究センターに装備しました。 そこでは、科学者たちががん、痛みの知覚、分解性プラスチックなどのテーマを理解するために取り組んでいます。

ほぼ1世紀にわたり、米国は世界最大のヘリウム供給国であった。 私たちのヘリウム産業は歴史的には連邦政府によって運営されてきましたが、現在は民間産業に移行しつつあります。 その移行と連邦ヘリウム備蓄の閉鎖により、米国でのヘリウム生産は減少している。現在、この重要なガスはカタール、ロシア、アルジェリアなどの他国からの供給が増えているが、不安定な国のせいで価格と供給は安定していない。これらの地域。

ヘリウムは、ウランのような放射性物質が崩壊する際に地球深部で生成される再生不可能な資源です。 ヘリウムは徐々に泡立ち、その大部分は地表から逃れますが、ごく一部は地下の密な岩のドームの下に閉じ込められ、そこで人々がヘリウムを抽出することができます。

ヘリウムガスを瓶に詰めるのが非常に難しいこともあり、地球上の限られたヘリウム量は減り続けています。 その構造は非常に小さいため、それを保持するための特別な容器が必要です。

ヘリウムと他のガスを混ぜたものを充填する誕生日用の風船を思い浮かべてください。 数日後、まだ空気が入っているように見えますが、風船は床に落ちています。 それは、ヘリウムがすべて漏れて、他のガスだけが残ったからです。

ヘリウムが空気中に放出されると、地球の大気を通過して宇宙空間に到達し、地球から永久に残ります。

パーティーの装飾やシマリスの面白い声との関連性にもかかわらず、ヘリウムには深刻な側面があります。 サイズが小さいため、ロケットやガスパイプラインの漏れの検査に最適です。 可燃性ではないため、ガスが充填された無菌チャンバー内でマイクロチップを構築する必要がある製造工場にとって安全な選択肢となります。 そして、絶対零度（華氏マイナス460度付近）、つまり可能な限り低い温度に近い温度では、液体の状態で存在することができます。

ヘリウムは超低温を保つ能力があるため、磁気共鳴画像装置にとって不可欠なものとなっています。 これらの MRI 装置は、詳細な医療スキャンを行うことで知られており、超電導磁石を利用しています。 これらの特殊な電磁石は正常に動作するために極度に低温に保つ必要があり、特定の温度を超えると壊れてしまいます。

センターのヘリウムのリサイクルに関与する機械。前景にある特別な輸送タンク、奥にある浄化装置、液化装置、コンプレッサーが含まれます。 同センターは、ヘリウムの少なくとも 85% を回収してリサイクルしたいと考えています。 写真提供：Andy DeLisle/ASU

ASU 磁気共鳴研究センターは、原子の MRI と同様に、MRI と核磁気共鳴分光法に依存して研究を行っており、ヘリウムを重要な資源としています。

ASUの中核研究施設の1つであるこのセンターは、その供給を最大限に活用するために、その機器とニーズに合わせて特別に設計されたヘリウム回収システムを設置しました。

超電導磁石の内部では、液体ヘリウム冷却剤が徐々に沸騰してガスになり、そのガスが捕らえられ、特別に密閉された銅パイプのネットワークを通って輸送されます。このパイプは研究室に蒸留所のような外観を与えています。 ガスはそれぞれ最大 16,000 リットルを収容できる巨大な袋に集まります。 満タンになると、バッグ内のガスは圧縮され、中圧タンクに保管されます。 ヘリウムはタンクから精製装置に送られ、液体に変換される前に水蒸気、酸素、窒素が除去され、再利用できる純粋な液体ヘリウムが研究室に残されます。

ASU の 16,000 リットルのヘリウム回収バッグには、それぞれ約 1,135 個のパーティー用風船を満たすのに十分なガスが入っています。