יום ראשון, 19 בספטמבר 2010

הליום

הליום הוא אחד מהיסודות הפשוטים ביותר. מספרו האטומי הוא 2 ואטום הליום מושלם מורכב משני פרוטונים, שני ניוטרונים ושני אלקטרונים. ההליום כמובן קל מהאויר (המכיל בעיקר חנקן וחמצן, יסודות הכבדים בהרבה מהליום), ורובנו מכירים אותו כחומר מילוי לבלונים שאסור לעזוב מהיד. אכן הליום שימש בעבר להטסת ספינות האוויר (צפלין) לאחר אסונות שנגרמו משימוש במימן הדליק והנפיץ.
הליום הוא אחד המרכיבים העיקריים של היקום, בערך 20% מהיקום כולו הוא הליום (היסוד הנפוץ ביותר לאחר מימן) וההליום מתרכז בעיקר בכוכבים ומהווה את התוצר הגרעיני הראשון של היתוך המימן ליסוד כבד יותר. ההליום התגלה לראשונה בספקטרום של כרומוספירת השמש בשעת ליקוי חמה  בשנת 1868 וקיבל את שמו מהשמש (הליוס ביוונית - שמש).
למרות שההליום שכיח ביקום, על פני כדור הארץ הוא נדיר מאד ובודד רק בשנת 1895 בכדור הארץ. ההליום הוא גז אציל וככזה באופן טבעי הוא לא מתרכב עם גזים אחרים. מימן למשל, מתרכב עם חמצן ליצירת מים. כמויות המים בעולם הן אדירות ולכן באופן מעשי אין שום מגבלה לייצר כל כמות דרושה של מימן (מה גם שתהליך ההפרדה פשוט מאד). הליום בטבע קיים ונוצר מהתפרקויות גרעיניות של חומרים כבדים כדוגמת רדון ואורניום המשחררים חלקיקי אלפא. חלקיקי אלפא הינם חלקיקים הכוללים שני פרוטונים ושני ניוטרונים. כאשר אלו מתחברים לשני אלקטרונים, נוצר הליום.
להליום שימושים רבים בגלל תכונותיו המיוחדות. הוא אינו הופך למוצק (בלחץ רגיל) גם באפס המוחלט ולכן הוא הנוזל שניתן לקררו כמה שיותר. הדבר חיוני למאיצי חלקיקים הצורכים כמויות עצומות של הליום (ולעיתים עקב דליפות גם מאבדים אותם. המאיץ הענק בצרן הושבת למשך זמן רב עקב דליפת הליום עד שהייצור העולמי היה מסוגל ליצור את הכמות הדרושה מחדש). גם נאסא משתמשת בכמויות אדירות של הליום לניקוי הרקטות משאריות הדלק. צוללנים משתמשים בתערובות המכילות גם הליום ועוד שימושים רבים.
הפיזיקאי חוקר ההליום רוברט ריצרדסון מאוניברסיטת קורנל שזכה בשנת 1996 בפרס נובל לפיזיקה על מחקריו בהליום מזהיר כי כמויות ההליום הולכות ואוזלות ויש להתייחס עליו כמשאב מוגבל. אזהרות על המחסור בהליום כבר נשמעו בעבר בשנת 2008 ויש לקחת את הדברים ברצינות.  לדבריו ההליום אינו ניתן לייצור בתהליכים כימיים ואנו מתבססים אך ורק על תהליכים טבעיים של התפרקות חלקיקי אלפא. את המשאבים העיקריים הנמצאים בארה"ב, המספקת כשמונים אחז מההליום, כורים ומפיקים ללא הבחנה, ולמעשה בתוך כמאה שנה השתמשנו בכמויות הליום שיוצרו במשך מיליארדי שנים. הכמות שנשארה היא בערך מיליארד קוב מרובע, וזה הרבה פחות ממה שזה נשמע.
שפורפורת הליום מוארות בצורת סימלו האטומי של ההליום. מקור: ויקיפדיה

הליום שבוזבז לא יוחזר. הנטייה כיום היא להתייחס להליום בתור משאב זול וגם כשאפשר למחזרו הוא מתבזבז. הליום בבלונים שעפים לאוויר אובד לנצח, ההליום גם יכול לעזוב את אטמוספירת כדור הארץ (הוא קל ממנה) ולהיעלם בחלל. עלות הפקת הליום מהאוויר גבוהה פי 10000 מהעלויות להפקתו מסלעים וממכרות ישנים. תהליכי קידוח של נפט וגז, מפיקים גם הליום (ההליום שנוצר לכוד בין שאר התוצרים), אולם לא נעשים שום מאמצים ללכוד ולשמור אותו והוא אובד.
המלצותיו של פרופסור ריצ'רדסון היא להעלות את מחירי ההליום ולהתייחס אליו כמשאב מוגבל בהרבה, וליישם הליכי מחזור למכשירים הצורכים כמויות הליום רבות במקום לבזבזו. בעבר למשל גם נפט נחשב כמוצר בלתי נדלה וכיום באופן טבעי (כוחות השוק) או מלאכותי (כוחות אופ"ק) מחירו נשלט ומשתנה וגם בעולם מתחילים לתפוס שיגיע זמן בו לא יהיה נפט. את אותו יחס כדאי להחיל כבר מעכשיו על ההליום, להגביל את השימוש בו, להפיקו ולשמרו במכרות גז ונפט (דבר שיצריך בהכרח להעלות את מחירו) ולמצוא תחליפים אחרים במידת האפשר.
לחובבי המדע הבדיוני (בשלב זה, אולי בעתיד הוא יקרה) נציין כי כמויות קטנות של הליום נמצאות בירח על פני השטח, ואפשר באופן תיאורטי לבנות מכרות הליום על הירח. הכמות קטנה מאד 0.01 חלקים למיליון ולכן יהיה צורך בכריית 100 מיליון טון של עפר ירח להפקת טון אחד הליום, אבל תיאורטית הדבר אפשרי.

גירסת הדפסה

אין תגובות:

הוסף רשומת תגובה