Как сообщает онлайн-журнал об энергетике «Энергия+» , элемент, впервые замеченный в космосе, стал ключевым для науки и технологий на Земле.
Гелий ассоциируется с забавными шариками, улетающими в небо, или смешным голосом после вдоха. Но за этими развлечениями скрывается элемент с уникальной историей и свойствами, без которого немыслимы многие отрасли.
Что представляет собой гелий
Гелий (He) — второй элемент периодической таблицы. Его атом включает ядро из двух протонов и два электрона, что обеспечивает стабильную оболочку. Из-за этого он инертен и редко реагирует химически, относясь к благородным газам. В природе атомы гелия существуют изолированно, образуя бесцветный, безвкусный и беззапахный газ.
Газ с солнечных высот
Элемент был обнаружен астрономами Локьером и Жансеном в 1868 году благодаря характерной желтой линии в солнечном спектре, получив название в честь звезды. Лишь спустя 27 лет Рамзай сумел извлечь его из земного минерала клеевита. Происхождение гелия связано с радиоактивным разложением урана и тория в земной коре. «Гелий уникален: среди всех элементов таблицы Менделеева нет ни одного, обладающего аналогичными характеристиками — температурой кипения, приближающейся к абсолютному нулю, значительной теплоёмкостью и низкой химической реакционной способностью», — подчеркивает профессор СПбГУ Ольга Якубович, занимающаяся изучением геологии гелия.
Особенности гелия выделяют его среди прочих веществ:
— Легкость: занимает второе место после водорода, идеально подходит для наполнения воздушных шаров и дирижаблей.
— Безопасность: не поддерживает горение и не взрывоопасен; небольшие количества при вдыхании вызывают забавный эффект изменения голоса, однако чрезмерное употребление опасно.
— Теплопередача: обладает высокими показателями теплопроводности, особенно выраженными в условиях сверхтекучести.
— Устойчивость против замораживания: закипает при температуре около -269°C и сохраняет жидкое состояние даже вблизи абсолютного нуля без дополнительного внешнего давления свыше 25 атмосфер.
— Сверхтекучесть: при температурах ниже -271°C приобретает способность протекать без сопротивления, буквально поднимаясь вверх вдоль стенок сосуда.
— Проникающая способность: атомы гелия способны проникать через стекло и резину значительно легче, чем водород.
Где встречается гелий в природе
Гелий — второй по распространённости элемент во Вселенной, но редкий на Земле. Образуется в основном при распаде радиоактивных элементов коры. Накапливается в газовых месторождениях, теряется в атмосфере и космосе. Добывают вместе с углеводородами. Главные поставщики — США, Катар, Алжир, Австралия. Россия наращивает добычу на востоке, планируя к 2030 году занять 35–45% рынка с объёмом производства около 80 млн куб.м в год.
Совместная добыча с природным газом
Процесс добычи гелия тесно связан с извлечением природного газа. Сначала газ охлаждают примерно до температуры -190 °C, при которой углеводороды переходят в жидкую фазу, а гелий остаётся в газообразном состоянии с концентрацией около 70–90%. Далее проводят дополнительную очистку: водород удаляют путём сгорания, а азот и неон адсорбируют специальными веществами. В результате получают очищенный гелий высокой степени чистоты.
От здравоохранения до космоса
Гелий проверяет герметичность труб, охлаждает магниты в МРТ и ускорителях. Создает чистую среду для чипов и оптоволокна, защищает при сварке металлов. В гелиоксе для дайверов предотвращает кессонную болезнь. Тестирует ракеты, наполняет аэростаты. Даже в пищевой отрасли как E939 сохраняет свежесть.