Uundaji wa viini vya atomiki.

Heliamu(Yeye) ni gesi ya ajizi, ambayo ni kipengele cha pili cha jedwali la mara kwa mara la vipengele, na vile vile kipengele cha pili katika wepesi na wingi katika Ulimwengu. Ni mali ya vitu rahisi na chini ya hali ya kawaida (Joto la kawaida na shinikizo) ni gesi ya monatomic.

Heliamu Haina ladha, haina rangi, haina harufu na haina sumu.

Miongoni mwa vitu vyote rahisi, heliamu ina kiwango cha chini cha kuchemsha (T = 4.216 K). Kwa shinikizo la anga, haiwezekani kupata heliamu imara, hata kwa joto karibu na sifuri kabisa - kubadilisha katika fomu imara, heliamu inahitaji shinikizo juu ya anga 25. Kuna michanganyiko michache ya kemikali ya heliamu na yote si thabiti chini ya hali ya kawaida.
Heliamu ya asili ina isotopu mbili thabiti, Yeye na 4He. Isotopu ya "Yeye" ni nadra sana (wingi wa isotopiki 0.00014%) ikiwa na 99.99986% kwa isotopu ya 4He. Mbali na zile za asili, isotopu 6 za mionzi za heliamu pia zinajulikana.
Kuonekana kwa karibu kila kitu katika Ulimwengu, heliamu, ilikuwa nucleosynthesis ya msingi ambayo ilitokea katika dakika za kwanza baada ya Big Bang.
Hivi sasa, karibu wote heliamu huundwa kutoka kwa hidrojeni kama matokeo ya muunganisho wa thermonuclear unaotokea katika mambo ya ndani ya nyota. Katika sayari yetu, heliamu huundwa wakati wa kuoza kwa alpha ya vitu vizito. Sehemu hiyo ya heliamu ambayo inaweza kuvuja kupitia ukoko wa Dunia hutoka kama sehemu ya gesi asilia na inaweza kutoa hadi 7% ya muundo wake. Ili kuangazia heliamu kutoka kwa gesi asilia, kunereka kwa sehemu hutumiwa - mchakato wa kujitenga kwa joto la chini la vitu.

Historia ya ugunduzi wa heliamu

Mnamo Agosti 18, 1868, kupatwa kamili kwa jua kulitarajiwa. Wanaastronomia kote ulimwenguni walikuwa wakijiandaa kikamilifu kwa siku hii. Walitarajia kusuluhisha siri ya umashuhuri - protrusions nyepesi zinazoonekana wakati wa kupatwa kwa jua kwa jumla kwenye kingo za diski ya jua. Baadhi ya wanaastronomia waliamini kwamba umashuhuri ulikuwa milima mirefu ya mwandamo, ambayo wakati wa kupatwa kabisa kwa jua iliangaziwa na miale ya Jua; wengine walifikiri kwamba umashuhuri ulikuwa milima kwenye Jua lenyewe; bado wengine waliona mawingu ya moto ya angahewa ya jua kwenye miamba ya jua. Wengi waliamini kwamba umaarufu haukuwa chochote zaidi ya udanganyifu wa macho.

Mnamo 1851, wakati wa kupatwa kwa jua huko Uropa, mtaalam wa nyota wa Ujerumani Schmidt sio tu aliona protrusions za jua, lakini pia aliweza kuona kwamba muhtasari wao ulikuwa ukibadilika kwa wakati. Kulingana na uchunguzi wake, Schmidt alihitimisha kuwa umaarufu ni mawingu ya gesi moto yanayotolewa kwenye angahewa ya jua na milipuko mikubwa. Walakini, hata baada ya uchunguzi wa Schmidt, wanaastronomia wengi bado walizingatia makadirio ya moto kuwa udanganyifu wa macho.

Tu baada ya kupatwa kwa jumla kwa Julai 18, 1860, ambayo ilionekana nchini Uhispania, wakati wanaastronomia wengi waliona protrusions za jua kwa macho yao wenyewe, na Secchi ya Italia na Mfaransa Dellar hawakuweza kuchora tu, lakini pia kupiga picha, hakuna mtu. alikuwa na mashaka yoyote juu ya kuwepo kwa umashuhuri.

Kufikia 1860, spectroscope ilikuwa tayari imegunduliwa - kifaa kinachofanya iwezekanavyo, kwa kuchunguza sehemu inayoonekana ya wigo wa macho, kuamua muundo wa ubora wa mwili ambao wigo unaoonekana hupatikana. Hata hivyo, siku ya kupatwa kwa jua, hakuna hata mmoja wa wanaastronomia aliyetumia spectroscope kuchunguza wigo wa umaarufu. Walikumbuka spectroscope wakati kupatwa tayari kumekwisha.

Ndiyo maana, katika maandalizi ya kupatwa kwa jua kwa mwaka wa 1868, kila mwanaastronomia alijumuisha spectroscope katika orodha ya vyombo vya uchunguzi. Jules Jansen, mwanasayansi maarufu wa Ufaransa, hakusahau kifaa hiki alipoenda India kutazama umaarufu, ambapo hali ya kutazama kupatwa kwa jua, kulingana na hesabu za wanaastronomia, ilikuwa bora zaidi.

Wakati ambapo diski inayong'aa ya Jua ilifunikwa kabisa na Mwezi, Jules Jansen, kwa kutumia spectroscope, akichunguza miali ya rangi ya machungwa-nyekundu ikitoka kwenye uso wa Jua, aliona kwenye wigo, pamoja na mistari mitatu inayojulikana. ya hidrojeni: nyekundu, kijani-bluu na bluu, mpya, isiyojulikana - njano mkali. Hakuna hata dutu inayojulikana kwa wanakemia wa wakati huo ilikuwa na mstari kama huo katika sehemu ya wigo ambapo Jules Jansen aliigundua. Ugunduzi huo huo, lakini nyumbani huko Uingereza, ulifanywa na mwanaanga Norman Lockyer.

Mnamo Oktoba 25, 1868, Chuo cha Sayansi cha Paris kilipokea barua mbili. Moja, iliyoandikwa siku moja baada ya kupatwa kwa jua, ilitoka Guntur, mji mdogo kwenye pwani ya mashariki ya India, kutoka kwa Jules Jansen; barua nyingine, ya Oktoba 20, 1868, ilitoka Uingereza kutoka kwa Norman Lockyer.

Barua zilizopokelewa zilisomwa kwenye mkutano wa maprofesa katika Chuo cha Sayansi cha Paris. Ndani yao, Jules Jansen na Norman Lockyer, bila ya wao kwa wao, waliripoti ugunduzi wa "taa moja ya jua". Lockyer alipendekeza kuiita dutu hii mpya, inayopatikana kwenye uso wa Jua kwa kutumia spectroscope, heliamu kutoka kwa neno la Kigiriki la jua - helios.

Sadfa hii ilishangaza mkutano wa kisayansi wa maprofesa wa Chuo na wakati huo huo kushuhudia asili ya lengo la ugunduzi wa dutu mpya ya kemikali. Kwa heshima ya ugunduzi wa dutu ya mienge ya jua (maarufu), medali ilipigwa. Upande mmoja wa medali hii kuna picha za Jansen na Lockyer, na kwa upande mwingine kuna sanamu ya mungu wa jua wa Ugiriki wa kale Apollo katika gari lililovutwa na farasi wanne. Chini ya gari hilo kulikuwa na maandishi katika Kifaransa: "Uchambuzi wa protrusions za jua mnamo Agosti 18, 1868."

Mnamo 1895, mwanakemia wa London Henry Myers alivuta mawazo ya William Ramsay, mwanakemia maarufu wa kimwili wa Kiingereza, kwa makala iliyosahau wakati huo ya mwanajiolojia Hildebrand. Katika makala haya, Hildebrand alisema kuwa baadhi ya madini adimu, yanapopashwa joto katika asidi ya sulfuriki, hutoa gesi ambayo haichomi na hairuhusu mwako. Miongoni mwa madini haya adimu ilikuwa kleveite, iliyopatikana Norway na Nordenskiöld, mtafiti maarufu wa Uswidi wa maeneo ya polar.

Ramsay aliamua kuchunguza asili ya gesi iliyomo kwenye kleveite. Katika maduka yote ya kemikali jijini London, wasaidizi wa Ramsay waliweza kununua tu... gramu moja ya kleveite, wakilipia shilingi 3.5 tu. Baada ya kutenga sentimita kadhaa za ujazo za gesi kutoka kwa kiasi kilichosababisha cha kleveite na kuitakasa kutoka kwa uchafu, Ramsay aliichunguza kwa kutumia spectroscope. Matokeo yalikuwa yasiyotarajiwa: gesi iliyotolewa kutoka kwa kleveite iligeuka kuwa ... heliamu!

Bila kuamini ugunduzi wake, Ramsay alimgeukia William Crookes, mtaalamu mkubwa zaidi katika uchambuzi wa spectral huko London wakati huo, na ombi la kujifunza gesi iliyotengwa na kleveite.

Crookes kuchunguza gesi. Matokeo ya utafiti yalithibitisha ugunduzi wa Ramsay. Kwa hivyo mnamo Machi 23, 1895, dutu iligunduliwa Duniani ambayo ilikuwa imepatikana kwenye Jua miaka 27 mapema. Siku hiyo hiyo, Ramsay alichapisha ugunduzi wake, akituma ujumbe mmoja kwa Jumuiya ya Kifalme ya London na mwingine kwa mwanakemia maarufu wa Kifaransa Academician Berthelot. Katika barua kwa Berthelot, Ramsay aliomba kuripoti ugunduzi wake kwa mkutano wa kisayansi wa maprofesa katika Chuo cha Paris.

Siku 15 baada ya Ramsay, bila yeye, mwanakemia wa Uswidi Langlais kutenga heliamu kutoka kwa kleveite na, kama Ramsay, kuripoti ugunduzi wake wa heliamu kwa mwanakemia Berthelot.

Kwa mara ya tatu, heliamu iligunduliwa angani, ambapo, kulingana na Ramsay, inapaswa kuwa imetoka kwa madini adimu (cleveite, nk) wakati wa uharibifu na mabadiliko ya kemikali duniani.

Heliamu pia ilipatikana kwa kiasi kidogo katika maji ya chemchemi za madini. Kwa mfano, ilipatikana na Ramsay katika chemchemi ya uponyaji ya Cauterets katika Milima ya Pyrenees, mwanafizikia wa Kiingereza John William Rayleigh aliipata kwenye maji ya chemchemi kwenye mapumziko maarufu ya Bath, mwanafizikia wa Ujerumani Kaiser aligundua heliamu katika chemchemi zinazotiririka. milima ya Black Forest. Hata hivyo, heliamu ilipatikana kwa wingi zaidi katika baadhi ya madini. Inapatikana katika samarskite, fergusonite, columbite, monazite, na uranite. Thorianite ya madini kutoka kisiwa cha Ceylon ina kiasi kikubwa cha heliamu. Kilo ya thorianite hutoa lita 10 za heliamu inapokanzwa nyekundu-moto.

Hivi karibuni iligunduliwa kwamba heliamu hupatikana tu katika madini hayo ambayo yana uranium ya mionzi na thorium. Miale ya alfa inayotolewa na baadhi ya vipengele vya mionzi si chochote zaidi ya viini vya atomi za heliamu.

Kutoka kwa historia ...

Mali yake ya kawaida hufanya iwezekanavyo kutumia sana heliamu kwa madhumuni mbalimbali. Ya kwanza, ya mantiki kabisa, kulingana na wepesi wake, ni matumizi katika puto na ndege za anga. Aidha, tofauti na hidrojeni, haina kulipuka. Mali hii ya heliamu ilitumiwa na Wajerumani katika Vita vya Kwanza vya Kidunia kwenye meli za mapigano. Ubaya wa kuitumia ni kwamba meli iliyojazwa na heliamu haitaruka juu kama hidrojeni.

Wakati wa Vita vya Kwanza vya Kidunia, amri ya Wajerumani ilitumia meli za anga (zeppelins) kupiga mabomu miji mikubwa, haswa miji mikuu ya Uingereza na Ufaransa. Hidrojeni ilitumika kuwajaza. Kwa hivyo, mapigano dhidi yao yalikuwa rahisi: projectile ya moto ambayo iligonga ganda la ndege iliwasha hidrojeni, ambayo iliwaka mara moja na kifaa kuchomwa moto. Kati ya meli 123 zilizojengwa nchini Ujerumani wakati wa Vita vya Kwanza vya Kidunia, 40 zilichomwa moto na makombora ya moto. Lakini siku moja wafanyakazi mkuu wa jeshi la Uingereza walishangazwa na ujumbe wenye umuhimu fulani. Mapigo ya moja kwa moja kutoka kwa makombora ya moto kwenye Zeppelin ya Ujerumani hayakufaulu. airship hakuwa na kupasuka katika moto, lakini polepole ikatoka nje na baadhi ya gesi haijulikani na akaruka nyuma.

Wataalamu wa kijeshi walichanganyikiwa na, licha ya mjadala wa haraka na wa kina wa suala la kutoweza kuwaka kwa Zeppelin kutoka kwa makombora ya moto, hawakuweza kupata maelezo muhimu. Kitendawili hicho kiliteguliwa na mwanakemia Mwingereza Richard Threlfall. Katika barua kwa Admiralty ya Uingereza, aliandika: "... Ninaamini kwamba Wajerumani wamevumbua njia fulani ya kutengeneza heliamu kwa wingi, na wakati huu walijaza ganda la zeppelin yao sio na hidrojeni, kama kawaida, lakini kwa heliamu ... "

Uaminifu wa hoja za Threlfall, hata hivyo, ulipunguzwa na ukweli kwamba hapakuwa na vyanzo muhimu vya heliamu nchini Ujerumani. Kweli, heliamu iko kwenye hewa, lakini kuna kidogo huko: mita moja ya ujazo ya hewa ina sentimita 5 tu za ujazo za heliamu. Mashine ya friji ya mfumo wa Linde, ambayo hubadilisha mita za ujazo mia kadhaa za hewa kuwa kioevu kwa saa moja, inaweza kuzalisha si zaidi ya lita 3 za heliamu wakati huu.

Lita 3 za heliamu kwa saa! Na kujaza zeppelin unahitaji mita za ujazo 5-6,000. m. Ili kupata kiasi hicho cha heliamu, mashine moja ya Linde ililazimika kufanya kazi bila kusimama kwa miaka mia mbili hivi; mashine kama hizo mia mbili zingetoa kiasi kinachohitajika cha heliamu katika mwaka mmoja. Ujenzi wa mitambo 200 ya kubadilisha hewa kuwa kioevu kuzalisha heliamu haina faida sana kiuchumi na haina maana.

Wanakemia wa Ujerumani walipata heliamu kutoka wapi?

Suala hili, kama ilivyotokea baadaye, lilitatuliwa kwa urahisi. Muda mrefu kabla ya vita, kampuni za meli za Ujerumani zilizobeba bidhaa kwenda India na Brazil ziliagizwa kupakia meli zinazorudi si kwa ballast ya kawaida, lakini kwa mchanga wa monazite, ambao una heliamu. Kwa hivyo, hifadhi ya "malighafi ya heliamu" iliundwa - karibu tani elfu 5 za mchanga wa monazite, ambayo heliamu ya zeppelins ilipatikana. Kwa kuongezea, heliamu ilitolewa kutoka kwa maji ya chemchemi ya madini ya Nauheim, ambayo ilitoa hadi mita 70 za ujazo. m ya heliamu kila siku.

Tukio la zeppelin isiyoweza kushika moto lilikuwa msukumo wa utafutaji mpya wa heliamu. Wanakemia, wanafizikia, na wanajiolojia walianza kutafuta heliamu kwa bidii. Ghafla ilipata thamani kubwa. Mnamo 1916, mita 1 ya ujazo ya heliamu iligharimu rubles 200,000 kwa dhahabu, i.e. rubles 200 kwa lita. Ikiwa tunazingatia kuwa lita moja ya heliamu ina uzito wa 0.18 g, basi 1 g yake inagharimu zaidi ya rubles 1000.

Heliamu ikawa kitu cha kuwindwa kwa wafanyabiashara, walanguzi, na madalali. Heliamu iligunduliwa kwa kiasi kikubwa katika gesi asilia inayotoka kwenye matumbo ya dunia huko Amerika, katika jimbo la Kansas, ambapo, baada ya Amerika kuingia vitani, mmea wa heliamu ulijengwa karibu na jiji la Fort Worth. Lakini vita viliisha, akiba ya heliamu ilibaki bila kutumika, gharama ya heliamu ilianguka sana na mwisho wa 1918 ilifikia takriban rubles nne kwa kila mita ya ujazo.

Heliamu iliyopatikana kwa shida kama hiyo ilitumiwa na Wamarekani mnamo 1923 tu kujaza meli ya amani ya Shenandoah. Ilikuwa meli ya kwanza na ya pekee duniani ya kubeba mizigo ya anga iliyojaa heliamu. Walakini, "maisha" yake yalibadilika kuwa ya muda mfupi. Miaka miwili baada ya kuzaliwa kwake, Shenandoah iliharibiwa na dhoruba. 55,000 mita za ujazo m, karibu usambazaji wote wa ulimwengu wa heliamu, iliyokusanywa kwa zaidi ya miaka sita, ikatoweka bila kuwaeleza katika angahewa wakati wa dhoruba iliyodumu kwa dakika 30 tu.

Utumiaji wa heliamu

Heliamu katika asili

Zaidi ya nchi kavu heliamu hutengenezwa wakati wa kuoza kwa mionzi ya uranium-238, uranium-235, thoriamu na bidhaa zisizo imara za kuoza kwao. Kiasi kidogo sana cha heliamu hutolewa na kuoza polepole kwa samarium-147 na bismuth. Vipengele hivi vyote huzalisha tu isotopu nzito ya heliamu - Heliamu 4, ambayo atomi zake zinaweza kuzingatiwa kama mabaki ya chembe za alpha zilizozikwa kwenye ganda la elektroni mbili zilizooanishwa - katika doublet ya elektroni. Katika vipindi vya mapema vya kijiolojia, labda kulikuwa na safu zingine za asili za mionzi ambazo tayari zilikuwa zimetoweka kutoka kwa uso wa Dunia, zikijaa sayari na heliamu. Mojawapo ilikuwa mfululizo wa neptunium ulioundwa upya sasa.

Kwa kiasi cha heliamu iliyofungwa kwenye mwamba au madini, mtu anaweza kuhukumu umri wake kabisa. Vipimo hivi vinatokana na sheria za kuoza kwa mionzi: kwa mfano, nusu ya uranium-238 inabadilika kuwa heliamu na kuongoza.

Heliamu hujilimbikiza polepole kwenye ukoko wa dunia. Tani moja ya granite iliyo na 2 g ya urani na 10 g ya thoriamu hutoa tu 0.09 mg ya heliamu zaidi ya miaka milioni - nusu ya sentimita ya ujazo. Madini machache sana yenye urani na thoriamu yana kiasi kikubwa cha heliamu—sentimita kadhaa za ujazo za heliamu kwa gramu. Hata hivyo, sehemu ya madini haya katika uzalishaji wa heliamu ya asili ni karibu na sifuri, kwa kuwa ni nadra sana.

Kuna heliamu kidogo duniani: 1 m 3 ya hewa ina 5.24 cm 3 tu ya heliamu, na kila kilo ya nyenzo za kidunia ina 0.003 mg ya heliamu. Lakini kwa suala la kuenea katika Ulimwengu, heliamu inachukua nafasi ya pili baada ya hidrojeni: heliamu inachukua karibu 23% ya molekuli ya cosmic. Takriban nusu ya heliamu yote imejilimbikizia kwenye ukoko wa dunia, hasa katika ganda lake la granite, ambalo limekusanya akiba kuu ya vipengele vya mionzi. Maudhui ya heliamu katika ukoko wa dunia ni ya chini - 3 x 10 -7% kwa wingi. Heliamu hujilimbikiza katika mkusanyiko wa gesi ya bure kwenye udongo na katika mafuta; Amana kama hizo hufikia mizani ya viwanda. Viwango vya juu vya heliamu (10-13%) vilipatikana katika mikusanyiko ya gesi isiyolipishwa na gesi za migodi ya urani na (20-25%) katika gesi iliyotolewa kwa hiari kutoka kwa maji ya chini ya ardhi. Umri mkubwa wa miamba ya sedimentary yenye kuzaa gesi na juu ya maudhui ya vipengele vya mionzi ndani yao, heliamu zaidi katika utungaji wa gesi asilia.

Uchimbaji wa Heliamu

Heliamu huzalishwa kwa kiwango cha viwanda kutoka kwa gesi asilia na mafuta ya petroli ya muundo wa hidrokaboni na nitrojeni. Kulingana na ubora wa malighafi, amana za heliamu zimegawanywa katika: tajiri (Yeye maudhui> 0.5% kwa kiasi); kawaida (0.10-0.50) na maskini< 0,10). Значительные его концентрации известны в некоторых месторождениях природного газа Канады, США (шт. Канзас, Техас, Нью-Мексико, Юта).

Akiba ya heliamu duniani inafikia mita za ujazo bilioni 45.6. Amana kubwa ziko Marekani (45% ya rasilimali za dunia), ikifuatiwa na Urusi (32%), Algeria (7%), Kanada (7%) na China (4%).
Marekani pia inaongoza kwa uzalishaji wa heliamu (mita za ujazo milioni 140 kwa mwaka), ikifuatiwa na Algeria (milioni 16).

Urusi inachukua nafasi ya tatu ulimwenguni - mita za ujazo milioni 6 kwa mwaka. Kiwanda cha Heliamu cha Orenburg kwa sasa ndicho chanzo pekee cha ndani cha uzalishaji wa heliamu, na uzalishaji wa gesi unapungua. Katika suala hili, mashamba ya gesi katika Siberia ya Mashariki na Mashariki ya Mbali yenye viwango vya juu vya heliamu (hadi 0.6%) ni ya umuhimu fulani. Moja ya kuahidi zaidi ni Kovykta ha ni uwanja wa condensate ulio kaskazini mwa mkoa wa Irkutsk. Kulingana na wataalamu, ina karibu 25% ya ulimwengu wote x hifadhi ya heliamu.

Jina la kiashiria	Heliamu (daraja A) (kulingana na TU 51-940-80)	Heliamu (daraja B) (kulingana na TU 51-940-80)	Heliamu ya usafi wa juu, daraja la 5.5 (kulingana na TU 0271-001-45905715-02)	Heliamu ya usafi wa juu, daraja la 6.0 (kulingana na TU 0271-001-45905715-02)
Heliamu, sio chini
Nitrojeni, hakuna zaidi
Oksijeni + argon
Neon, hakuna zaidi
Mvuke wa maji, hakuna zaidi
Haidrokaboni, hakuna zaidi
CO2 + CO, hakuna zaidi
Haidrojeni, hakuna zaidi

Usalama

- Heliamu sio sumu, haiwezi kuwaka, sio kulipuka
- Heliamu inaruhusiwa kutumika katika maeneo yoyote yenye watu wengi: kwenye matamasha, matukio ya utangazaji, viwanja vya michezo, maduka.
– Gesi ya heli haiingii kifiziolojia na haileti hatari kwa wanadamu.
- Heliamu si hatari kwa mazingira, hivyo neutralization, kuchakata na utupaji wa mabaki yake katika mitungi si required.
- Heliamu ni nyepesi zaidi kuliko hewa na hutengana kwenye tabaka za juu za angahewa ya Dunia.

Heliamu (daraja A na B kulingana na TU 51-940-80)
Jina la kiufundi	Gesi ya Heliamu
Fomula ya kemikali
Nambari ya OON
Darasa la hatari ya usafiri
Tabia za kimwili
Hali ya kimwili	Chini ya hali ya kawaida - gesi
Msongamano, kg/m³	Chini ya hali ya kawaida (101.3 kPa, 20 C), 1627
Kiwango cha kuchemsha, C saa 101.3 kPa
Halijoto ya nukta ya 3 na shinikizo lake la usawa C, (mPa)
Umumunyifu katika maji	isiyo na maana
Hatari ya moto na mlipuko	ushahidi wa moto na mlipuko
Utulivu na reactivity
Utulivu	Imara
Utendaji upya	Gesi ya ajizi
Hatari kwa wanadamu
Madhara ya sumu	Isiyo na sumu
Hatari ya mazingira	Haina athari mbaya kwa mazingira
Vifaa	Njia yoyote itatumika

Uhifadhi na usafirishaji wa heliamu

Gesi ya heliamu inaweza kusafirishwa kwa njia zote za usafiri kwa mujibu wa sheria za kusafirisha bidhaa kwa njia maalum ya usafiri. Usafiri unafanywa katika mitungi maalum ya chuma ya kahawia na vyombo kwa usafiri wa heliamu. Heliamu ya kioevu husafirishwa katika vyombo vya usafiri kama vile STG-40, STG-10 na STG-25 yenye ujazo wa lita 40, 10 na 25.

Sheria za usafirishaji wa mitungi na gesi za kiufundi

Usafirishaji wa bidhaa hatari katika Shirikisho la Urusi umewekwa na hati zifuatazo:

1. "Kanuni za usafirishaji wa bidhaa hatari kwa barabara" (kama ilivyorekebishwa na Maagizo ya Wizara ya Usafiri ya Shirikisho la Urusi ya Juni 11, 1999 Na. 37, Oktoba 14, 1999 Na. 77; iliyosajiliwa na Wizara ya Haki ya Shirikisho la Urusi mnamo Desemba 18, 1995, usajili No. 997).

2. "Mkataba wa Ulaya juu ya Usafirishaji wa Kimataifa wa Bidhaa za Hatari kwa Barabara" (ADR), ambayo Urusi ilijiunga rasmi mnamo Aprili 28, 1994 (Amri ya Serikali ya RF No. 76 ya tarehe 02/03/1994).

3. “Kanuni za Barabarani” (Kanuni za Trafiki 2006), yaani Kifungu cha 23.5, ambacho kinabainisha kwamba “Usafirishaji... wa bidhaa hatari... unafanywa kwa mujibu wa sheria maalum.”

4. "Kanuni za Shirikisho la Urusi juu ya Makosa ya Utawala", Kifungu cha 12.21 Sehemu ya 2 ambayo inatoa dhima ya ukiukaji wa sheria za usafirishaji wa bidhaa hatari kwa njia ya "faini ya kiutawala kwa madereva kwa kiasi cha mara moja hadi tatu. kima cha chini cha mshahara au kunyimwa haki ya kuendesha magari kwa muda wa mwezi mmoja hadi mitatu; kwa maafisa wanaohusika na usafirishaji - kutoka mara kumi hadi ishirini ya mshahara wa chini."

Kwa mujibu wa kifungu cha 3, kifungu cha 1.2, "Kanuni hazitumiki kwa... usafirishaji wa kiasi kidogo cha vitu hatari kwenye gari moja, usafirishaji ambao unaweza kuzingatiwa kama usafirishaji wa mizigo isiyo ya hatari." Pia inaeleza kuwa “Kiasi kidogo cha bidhaa hatari huamuliwa katika mahitaji ya usafirishaji salama wa aina mahususi ya bidhaa hatari. Wakati wa kubainisha, inawezekana kutumia mahitaji ya Mkataba wa Ulaya juu ya Usafirishaji wa Kimataifa wa Bidhaa za Hatari. (ADR).” Kwa hivyo, swali la kiwango cha juu cha vitu vinavyoweza kusafirishwa kama bidhaa zisizo hatari linakuja kwenye utafiti wa kifungu cha 1.1.3 cha ADR, ambacho huweka tofauti na sheria za Ulaya za usafirishaji wa bidhaa hatari zinazohusiana na hali mbalimbali.

Kwa hivyo, kwa mfano, kwa mujibu wa aya ya 1.1.3.1 "Masharti ya ADR hayatumiki ... kwa usafirishaji wa bidhaa hatari na watu binafsi, wakati bidhaa hizi zimefungwa kwa uuzaji wa rejareja na zinakusudiwa kwa matumizi yao ya kibinafsi, kaya. matumizi, burudani au michezo, mradi hatua zimechukuliwa kuzuia uvujaji wowote wa yaliyomo chini ya hali ya kawaida ya kubeba."

Hata hivyo, kundi la misamaha inayotambuliwa rasmi na sheria za usafirishaji wa bidhaa hatari ni misamaha inayohusishwa na kiasi kinachosafirishwa katika kitengo kimoja cha usafiri (kifungu 1.1.3.6).

Gesi zote zimeainishwa katika daraja la pili la dutu kulingana na uainishaji wa ADR. Gesi zisizo na moto, zisizo na sumu (vikundi A - neutral na O - vioksidishaji) ni vya jamii ya tatu ya usafiri, na kiasi cha juu ni cha vitengo 1000. Inawaka sana (kikundi F) - kwa pili, na kiwango cha juu ni vitengo 333. Kwa "kitengo" hapa tunamaanisha lita 1 ya uwezo wa chombo kilicho na gesi iliyosisitizwa, au kilo 1 ya gesi yenye maji au iliyoyeyuka. Kwa hivyo, kiwango cha juu cha gesi ambacho kinaweza kubebwa katika kitengo kimoja cha usafirishaji kama shehena isiyo ya hatari ni kama ifuatavyo.

Heliamu ni gesi nzuri sana. Bado haijawezekana kumlazimisha katika majibu yoyote. Molekuli ya heliamu ni monatomic.

Kwa upande wa wepesi, gesi hii ni ya pili baada ya hidrojeni; hewa ni nzito mara 7.25 kuliko heliamu.

Heliamu ni karibu kutoyeyuka katika maji na vimiminiko vingine. Na kwa njia hiyo hiyo, hakuna dutu moja inayoyeyuka wazi katika heliamu ya kioevu.

Heliamu imara haiwezi kupatikana kwa joto lolote isipokuwa shinikizo limeongezeka.

Katika historia ya ugunduzi, utafiti na matumizi ya kipengele hiki, majina ya wanafizikia wengi maarufu na wanakemia kutoka nchi mbalimbali yanaweza kupatikana. Watu wafuatao walipendezwa na heliamu na walifanya kazi na heliamu: Jansen (Ufaransa), Lockyer, Ramsay, Crookes, Rutherford (England), Palmieri (Italia), Keesom, Kamerlingh-Onnes (Holland), Feynman, Onsager (Marekani), Kapitza , Kikoin, Landau ( Muungano wa Sovieti) na wanasayansi wengine wengi mashuhuri.

Muonekano wa kipekee wa atomi ya heliamu imedhamiriwa na mchanganyiko wa miundo miwili ya asili ya kushangaza - mabingwa kabisa katika kuunganishwa na nguvu. Katika msingi wa heliamu, heliamu-4, shells zote za intranuclear zimejaa - protoni na neutroni. Sehemu mbili za kielektroniki zinazounda msingi huu pia zimejaa. Miundo hii inashikilia ufunguo wa kuelewa sifa za heliamu. Hiki ndicho chanzo cha ajizi yake ya ajabu ya kemikali na rekodi ya ukubwa mdogo wa atomi yake.

Jukumu la kiini cha atomi ya heliamu - chembe ya alpha - ni kubwa katika historia ya malezi na maendeleo ya fizikia ya nyuklia. Ikiwa unakumbuka, ilikuwa uchunguzi wa mtawanyiko wa chembe za alpha ambao ulisababisha Rutherford kugundua kiini cha atomiki. Kwa kulipua naitrojeni na chembe za alpha, ubadilishaji wa vipengele ulikamilishwa kwa mara ya kwanza - jambo ambalo vizazi vingi vya alkemia vilikuwa vikiota kuhusu kwa karne nyingi. Kweli, katika mmenyuko huu haikuwa zebaki ambayo iligeuka kuwa dhahabu, lakini nitrojeni ndani ya oksijeni, lakini hii ni karibu vigumu kufanya. Chembe hizo hizo za alfa zilihusika katika ugunduzi wa nyutroni na utengenezaji wa isotopu ya kwanza ya bandia. Baadaye, curium, berkelium, californium, na mendelevium ziliunganishwa kwa kutumia chembe za alpha.

Tumeorodhesha ukweli huu kwa kusudi moja tu - kuonyesha kwamba kipengele Nambari 2 ni kipengele kisicho cha kawaida sana.

Kwenye puto kubwa... Heliamu hutumiwa kutayarisha michanganyiko ya kupumua, ikiwa ni pamoja na kwa ajili ya anga ya chombo cha anga za juu, kwa ajili ya kupiga mbizi kwenye kina kirefu cha bahari, na pia kwa matibabu ya pumu, kwa kujaza meli na puto. Haina sumu, hivyo kuvuta pumzi ndogo ya heliamu katika hewa haina madhara kabisa.

Colossus wa Rhodes, sanamu kubwa ya mungu wa jua wa kale Helios. Heliamu ya kipengele iligunduliwa na njia ya spectral kwenye Jua na baadaye iligunduliwa duniani.

Heliamu ya Dunia

Heliamu ni kipengele kisicho kawaida, na historia yake si ya kawaida. Iligunduliwa katika angahewa ya jua miaka 13 mapema kuliko Duniani. Kwa usahihi zaidi, mstari wa manjano mkali wa D uligunduliwa katika wigo wa taji ya jua, na kile kilichofichwa nyuma yake kilijulikana kwa uhakika tu baada ya heliamu kutolewa kutoka kwa madini ya kidunia yenye vitu vyenye mionzi.

Heli katika Jua iligunduliwa na Mfaransa J. Jansen, ambaye alitekeleza uchunguzi wake nchini India mnamo Agosti 19, 1868, na Mwingereza J.H. Lockyer - Oktoba 20 ya mwaka huo huo. Barua kutoka kwa wanasayansi wote wawili zilifika Paris siku hiyo hiyo na zilisomwa katika mkutano wa Chuo cha Sayansi cha Paris mnamo Oktoba 26, na muda wa dakika kadhaa. Wasomi, wakishangazwa na bahati mbaya kama hiyo, waliamua kugonga medali ya dhahabu kwa heshima ya hafla hii.

Mnamo 1881, mwanasayansi wa Italia Palmieri aliripoti ugunduzi wa heliamu katika gesi za volkeno. Walakini, ujumbe wake, uliothibitishwa baadaye, ulichukuliwa kwa uzito na wanasayansi wachache. Heliamu ya Dunia iligunduliwa tena na Ramsay mnamo 1895.

Kuna isotopu 29 kwenye ukoko wa dunia, uozo wa mionzi ambayo hutoa chembe za alpha - chembe hai, yenye nguvu nyingi za atomi za heliamu.

Kimsingi, heliamu ya dunia huundwa wakati wa kuoza kwa mionzi ya uranium-238, uranium-235, thoriamu na bidhaa zisizo imara za kuoza kwao. Kiasi kidogo sana cha heliamu hutolewa na kuoza polepole kwa samarium-147 na bismuth. Vipengele hivi vyote huzalisha tu isotopu nzito ya heliamu - 4He, ambayo atomi zake zinaweza kuzingatiwa kama mabaki ya chembe za alpha zilizozikwa kwenye ganda la elektroni mbili zilizooanishwa - katika doublet ya elektroni. Katika vipindi vya mapema vya kijiolojia, labda kulikuwa na safu zingine za asili za mionzi ambazo tayari zilikuwa zimetoweka kutoka kwa uso wa Dunia, zikijaa sayari na heliamu. Mojawapo ilikuwa mfululizo wa neptunium ulioundwa upya sasa.

Kwa kiasi cha heliamu iliyofungwa kwenye mwamba au madini, mtu anaweza kuhukumu umri wake kabisa. Vipimo hivi vinatokana na sheria za kuoza kwa mionzi: kwa mfano, nusu ya uranium-238 inageuka kuwa heliamu na kuongoza katika miaka bilioni 4.52.

Heliamu hujilimbikiza polepole kwenye ukoko wa dunia. Tani moja ya granite iliyo na 2 g ya urani na 10 g ya thoriamu hutoa tu 0.09 mg ya heliamu - nusu sentimita ya ujazo - zaidi ya miaka milioni. Madini machache sana ya uranium na thoriamu yana kiasi kikubwa cha heliamu—sentimita za ujazo kadhaa za heliamu kwa gramu. Hata hivyo, sehemu ya madini haya katika uzalishaji wa heliamu ya asili ni karibu na sifuri, kwa kuwa ni nadra sana.

Misombo ya asili ambayo ina isotopu za alpha hai ni chanzo cha msingi tu, lakini si malighafi kwa ajili ya uzalishaji wa viwanda wa heliamu. Kweli, baadhi ya madini yenye muundo mnene - metali za asili, magnetite, garnet, apatite, zircon na wengine - huhifadhi imara heliamu iliyomo ndani yao. Hata hivyo, baada ya muda, madini mengi hupitia michakato ya hali ya hewa, recrystallization, nk, na heliamu huwaacha.

Viputo vya Heliamu vilivyotolewa kutoka kwa miundo ya fuwele vilianza safari katika ukoko wa dunia. Sehemu ndogo sana yao hupasuka katika maji ya chini ya ardhi. Ili kuunda ufumbuzi wa heliamu zaidi au chini ya kujilimbikizia, hali maalum zinahitajika, hasa shinikizo la juu. Sehemu nyingine ya heliamu inayozunguka hutoka kwenye anga kupitia pores na nyufa za madini. Molekuli za gesi zilizobaki huanguka kwenye mitego ya chini ya ardhi, ambapo hujilimbikiza kwa makumi au mamia ya mamilioni ya miaka. Mitego ni tabaka za miamba huru, voids ambayo ni kujazwa na gesi. Kitanda cha hifadhi hizo za gesi kawaida ni maji na mafuta, na juu yao hufunikwa na safu isiyoweza kupenya ya gesi ya miamba mnene.

Kwa kuwa gesi nyingine (hasa methane, nitrojeni, dioksidi kaboni) pia husafiri katika ukoko wa dunia, na kwa kiasi kikubwa zaidi, mikusanyiko ya heliamu safi haipo. Heliamu iko katika gesi asilia kama uchafu mdogo. Maudhui yake hayazidi elfu, mia, mara chache sehemu ya kumi ya asilimia. Kubwa (1.5...10%) maudhui ya heliamu ya amana za methane-nitrojeni ni jambo la nadra sana.

Alama ya kipengele kilichoundwa na mirija ya kutokwa na gesi iliyojaa heliamu. Heliamu huangaza rangi ya peach nyepesi wakati mkondo wa umeme unapita ndani yake.

Gesi za asili ziligeuka kuwa chanzo pekee cha malighafi kwa ajili ya uzalishaji wa viwanda wa heliamu. Ili kuitenganisha na gesi nyingine, tete ya kipekee ya heliamu, inayohusishwa na joto la chini la liquefaction, hutumiwa. Baada ya vipengele vingine vyote vya gesi asilia kufupishwa wakati wa baridi ya kina, gesi ya heliamu hupigwa nje. Kisha husafishwa kwa uchafu. Usafi wa heliamu ya kiwanda hufikia 99.995%.

Hifadhi ya Heliamu Duniani inakadiriwa kuwa 5 · 1014 m3; kwa kuhukumu kwa mahesabu, makumi ya mara zaidi yake iliundwa katika ukoko wa dunia zaidi ya miaka bilioni 2. Tofauti hii kati ya nadharia na mazoezi inaeleweka kabisa. Heliamu ni gesi nyepesi na, kama hidrojeni (ingawa ni polepole), haitoki kutoka kwenye anga hadi anga ya nje. Labda, wakati wa uwepo wa Dunia, heliamu ya sayari yetu ilifanywa upya mara kwa mara - ile ya zamani iliyeyuka angani, na badala yake, heliamu safi iliingia angani - "iliyotolewa" na Dunia.

Kuna angalau mara elfu 200 zaidi ya heliamu katika lithosphere kuliko katika angahewa; Heliamu inayowezekana zaidi huhifadhiwa kwenye "tumbo" la Dunia - katika vitu vyenye kazi vya alpha. Lakini maudhui ya jumla ya kipengele hiki katika Dunia na anga ni ndogo. Heliamu ni gesi adimu na inayosambaa. Kuna 0.003 mg tu ya heliamu kwa kilo 1 ya nyenzo za kidunia, na maudhui yake katika hewa ni asilimia 0.00052 kwa kiasi. Mkusanyiko huo wa chini bado hauruhusu uchimbaji wa kiuchumi wa heliamu kutoka hewa.

Heliamu huundwa kutoka kwa hidrojeni kama matokeo ya mmenyuko wa thermonuclear. Ni athari za nyuklia ambazo hutoa chanzo cha nishati kwa Jua letu na mabilioni mengi ya nyota zingine.

Heliamu katika Ulimwengu

Mambo ya ndani na anga ya sayari yetu ni duni katika heliamu. Lakini hii haina maana kwamba kuna kidogo yake kila mahali katika Ulimwengu. Kulingana na makadirio ya kisasa, 76% ya molekuli ya cosmic ni hidrojeni na 23% ya heliamu; inabaki 1% tu kwa vipengele vingine vyote! Kwa hivyo, jambo la ulimwengu linaweza kuitwa hidrojeni-heliamu. Vipengele hivi viwili vinatawala nyota, nebula ya sayari na gesi ya nyota.

Mchele. 1. Mikondo ya wingi wa elementi Duniani (juu) na angani.

Mviringo wa "cosmic" unaonyesha jukumu la kipekee la hidrojeni na heliamu katika ulimwengu na umuhimu maalum wa kundi la heliamu katika muundo wa kiini cha atomiki. Wingi mkubwa wa jamaa ni vitu hivyo na isotopu ambazo idadi yao ya wingi imegawanywa katika nne: 16O, 20Ne, 24Mg, nk.

Pengine, sayari zote za mfumo wa jua zina radiogenic (iliyoundwa wakati wa kuoza kwa alpha) heliamu, na kubwa pia zina heliamu ya relict kutoka nafasi. Heliamu iko kwa wingi katika anga ya Jupita: kulingana na data fulani ni 33%, kulingana na wengine - 17%. Ugunduzi huu uliunda msingi wa njama ya moja ya hadithi za mwanasayansi maarufu na mwandishi wa sayansi ya uongo A. Azimov. Katikati ya hadithi ni mpango (ikiwezekana katika siku zijazo) kwa utoaji wa heliamu kutoka kwa Jupiter, na hata utoaji wa armada ya mashine za cybernetic kwenye cryotrons hadi satelaiti ya karibu ya sayari hii - Jupiter V (zaidi juu yao). chini). Imezamishwa katika heliamu ya kioevu ya angahewa ya Jupiter (joto la chini sana na uboreshaji wa hali ya juu ni hali muhimu kwa operesheni ya cryotron), mashine hizi zitageuza Jupiter V kuwa kitovu cha ubongo cha mfumo wa jua ...

Asili ya heliamu ya nyota ilielezewa mnamo 1938 na wanafizikia wa Ujerumani Bethe na Weizsäcker. Baadaye, nadharia yao ilipokea uthibitisho wa majaribio na uboreshaji kwa usaidizi wa viongeza kasi vya chembe. Asili yake ni kama ifuatavyo.

Viini vya heliamu huunganishwa kwa halijoto ya nyota kutoka kwa protoni katika michakato ya muunganisho ambayo hutoa nishati ya kilowati milioni 175 kwa kila kilo ya heliamu.

Mizunguko tofauti ya majibu inaweza kusababisha awali ya heliamu.

Katika hali ya nyota zisizo na joto sana, kama vile Jua letu, mzunguko wa protoni-protoni hutawala. Inajumuisha mabadiliko matatu mfululizo yanayobadilika. Kwanza, protoni mbili huchanganyika kwa kasi kubwa na kuunda deuteron - muundo uliotengenezwa kwa protoni na neutroni; katika kesi hii, positron na neutrino hutenganishwa. Kisha, deuteroni na protoni huungana na kuunda heliamu nyepesi na utoaji wa gamma quantum. Hatimaye, viini viwili vya 3He huguswa, na kubadilika kuwa chembe ya alfa na protoni mbili. Chembe ya alpha, baada ya kupata elektroni mbili, basi itakuwa atomi ya heliamu.

Matokeo sawa ya mwisho hutolewa na mzunguko wa kasi wa kaboni-nitrojeni, umuhimu ambao chini ya hali ya jua sio kubwa sana, lakini kwa nyota za moto zaidi kuliko Jua, jukumu la mzunguko huu huongezeka. Inajumuisha hatua sita - athari. Carbon ina jukumu hapa la kichocheo cha mchakato wa muunganisho wa protoni. Nishati iliyotolewa wakati wa mabadiliko haya ni sawa na wakati wa mzunguko wa protoni-protoni - 26.7 MeV kwa atomi ya heliamu.

Mmenyuko wa awali wa heliamu ndio msingi wa shughuli ya nguvu ya nyota na mwanga wao. Kwa hivyo, awali ya heliamu inaweza kuchukuliwa kuwa babu wa athari zote katika asili, chanzo cha maisha, mwanga, joto na matukio ya hali ya hewa duniani.

Heliamu sio daima bidhaa ya mwisho ya fusions ya nyota. Kulingana na nadharia ya Profesa D.A. Frank-Kamenetsky, pamoja na fusion ya mfululizo wa nuclei ya heliamu, 3Be, 12C, 16O, 20Ne, 24Mg huundwa, na kukamata kwa protoni na nuclei hizi husababisha kuundwa kwa nuclei nyingine. Mchanganyiko wa viini vya vitu vizito hadi vipengee vya transuranic huhitaji halijoto ya kipekee ya hali ya juu, ambayo hukua kwenye nyota zisizo na utulivu za "novae" na "supernovae".

Mwanakemia maarufu wa Soviet A.F. Kapustinsky inayoitwa hidrojeni na heliamu protoelements - vipengele vya suala la msingi. Je, sio ubora huu unaoficha maelezo ya nafasi maalum ya hidrojeni na heliamu katika jedwali la mara kwa mara la vipengele, hasa ukweli kwamba kipindi cha kwanza kimsingi hakina sifa ya upimaji wa vipindi vingine?

Muundo wa atomiki wa heliamu

Bora...

Atomu ya heliamu (aka molekuli) ni nguvu zaidi ya miundo ya molekuli. Mizunguko ya elektroni zake mbili ni sawa kabisa na hupita karibu sana na kiini. Ili kufichua kiini cha heliamu, ni muhimu kutumia kiasi cha rekodi ya nishati - 78.61 MeV. Hivyo phenomenal kemikali passivity ya heliamu.

Katika kipindi cha miaka 15 iliyopita, wanakemia wameweza kupata zaidi ya misombo 150 ya kemikali ya gesi nzito nzuri (misombo ya gesi nzito nzuri itajadiliwa katika nakala "Krypton" na "Xenon"). Walakini, ajizi ya heliamu inabaki, kama hapo awali, zaidi ya mashaka.

Mahesabu yanaonyesha kwamba hata ikiwa njia ilipatikana ya kuzalisha, sema, fluoride ya heliamu au oksidi, basi wakati wa malezi wangeweza kunyonya nishati nyingi sana kwamba molekuli zinazosababisha "zitapasuka" na nishati hii kutoka ndani.

Molekuli za Heliamu sio polar. Nguvu za mwingiliano kati yao ni ndogo sana - chini ya dutu nyingine yoyote. Kwa hivyo - maadili ya chini kabisa ya maadili muhimu, kiwango cha chini cha kuchemsha, joto la chini kabisa la uvukizi na kuyeyuka. Kuhusu joto la kuyeyuka la heliamu, kwa shinikizo la kawaida haipo kabisa. Heliamu ya kioevu kwenye halijoto haijalishi ni karibu kiasi gani na sufuri kabisa haiimarishi isipokuwa, pamoja na halijoto, inakabiliwa na shinikizo la angahewa 25 au zaidi. Hakuna dutu nyingine kama hii katika asili.

Pia hakuna gesi nyingine ambayo huyeyuka kwa kiasi kidogo katika vimiminiko, hasa zile za polar, na zinazokabiliwa kidogo sana na adsorption kama heliamu. Ni conductor bora wa umeme kati ya gesi na conductor ya pili bora ya joto, baada ya hidrojeni. Uwezo wake wa joto ni wa juu sana na mnato wake ni wa chini.

Heliamu hupenya haraka sana kupitia sehemu nyembamba zilizotengenezwa na polima za kikaboni, porcelaini, quartz na glasi ya borosilicate. Inashangaza kwamba heliamu huenea kupitia glasi laini mara 100 polepole kuliko kupitia glasi ya borosilicate. Heliamu pia inaweza kupenya metali nyingi. Metali za kundi la chuma na platinamu tu, hata inapokanzwa, haziwezi kupenya kabisa.

Njia mpya ya kuchimba heliamu safi kutoka kwa gesi asilia inategemea kanuni ya upenyezaji wa kuchagua.

Wanasayansi wanaonyesha shauku ya kipekee katika heliamu ya kioevu. Kwanza, ni kioevu baridi zaidi ambacho, zaidi ya hayo, hakuna dutu moja inayoyeyuka kwa dhahiri. Pili, ni kioevu chepesi zaidi na kiwango cha chini cha mvutano wa uso.

Kwa joto la 2.172 ° K, mabadiliko ya ghafla katika mali ya heliamu ya kioevu hutokea. Aina inayotokana na kawaida huitwa heliamu II. Heliamu II huchemka tofauti kabisa na vimiminika vingine; haina chemsha inapochemka, uso wake unabaki shwari kabisa. Heliamu II huendesha joto mara milioni 300 bora kuliko heliamu ya kawaida ya kioevu (heliamu I). Mnato wa heliamu II ni sifuri, ni mara elfu chini ya mnato wa hidrojeni kioevu. Kwa hiyo, heliamu II ina superfluidity - uwezo wa kutiririka bila msuguano kupitia capillaries ya kipenyo kidogo kiholela.

Isotopu nyingine thabiti ya heliamu, 3He, huenda katika hali ya unyevu kupita kiasi kwenye halijoto ambayo ni sehemu ya mia moja tu ya digrii kutoka kwa risasi kabisa. Heliamu-4 ya maji mengi na heli-3 huitwa vimiminiko vya quantum: huonyesha athari za kiufundi za quantum hata kabla ya kuganda. Hii inaelezea uchunguzi wa kina wa heliamu ya kioevu. Na sasa wanazalisha mengi - mamia ya maelfu ya lita kwa mwaka. Lakini heliamu dhabiti haijasomwa: ugumu wa majaribio wa kusoma mwili huu baridi zaidi ni mzuri. Bila shaka, pengo hili litajazwa, kwa kuwa wanafizikia wanatarajia mambo mengi mapya kutoka kwa kuelewa mali ya heliamu imara: baada ya yote, pia ni mwili wa quantum.

Mitungi ya heliamu

Inert, lakini ni muhimu sana

Mwishoni mwa karne iliyopita, gazeti la Kiingereza la Punch lilichapisha katuni ambayo heliamu ilionyeshwa kama mtu mdogo anayekonyeza macho - mkaaji wa Jua. Maandishi chini ya picha yalisomeka hivi: “Mwishowe, nilinaswa Duniani! Hii iliendelea kwa muda wa kutosha! Nashangaa itachukua muda gani hadi wajue la kunifanyia?"

Hakika, miaka 34 ilipita kutoka kwa ugunduzi wa heliamu ya dunia (ripoti ya kwanza ya hii ilichapishwa mwaka wa 1881) kabla ya kupata matumizi ya vitendo. Jukumu fulani hapa lilichezwa na asili ya kimwili, kiufundi, umeme na, kwa kiasi kidogo, mali ya kemikali ya heliamu, ambayo ilihitaji utafiti mrefu. Vikwazo kuu vilikuwa kutokuwepo na gharama kubwa ya kipengele Na.

Wajerumani walikuwa wa kwanza kutumia heliamu. Mnamo 1915, walianza kujaza meli zao za anga ambazo zililipua London nayo. Hivi karibuni, heliamu nyepesi lakini isiyoweza kuwaka ikawa kichungi cha lazima kwa magari ya angani. Kupungua kwa ujenzi wa meli za anga ulioanza katikati ya miaka ya 30 ulisababisha kupungua kwa uzalishaji wa heliamu, lakini kwa muda mfupi tu. Gesi hii ilizidi kuvutia umakini wa wanakemia, wataalamu wa madini na wahandisi wa mitambo.

Michakato na shughuli nyingi za kiteknolojia haziwezi kufanywa hewani. Ili kuepuka mwingiliano wa dutu inayosababisha (au malisho) na gesi za hewa, mazingira maalum ya kinga yanaundwa; na hakuna gesi inayofaa zaidi kwa madhumuni haya kuliko heliamu.

Mitungi ya heliamu

Ajizi, nyepesi, simu, na kondakta mzuri wa joto, heliamu ni njia bora ya kukandamiza vimiminika na poda zinazoweza kuwaka kutoka chombo kimoja hadi kingine; Ni kazi hizi ambazo hufanya katika makombora na makombora yaliyoongozwa. Hatua za kibinafsi za kutengeneza mafuta ya nyuklia hufanyika katika mazingira ya ulinzi ya heliamu. Vipengele vya mafuta vya vinu vya nyuklia huhifadhiwa na kusafirishwa katika vyombo vilivyojaa heliamu.

Kwa msaada wa wagunduzi maalum wa uvujaji, hatua ambayo inategemea uwezo wa kipekee wa kueneza kwa heliamu, hutambua uwezekano mdogo wa kuvuja kwa mitambo ya nyuklia na mifumo mingine chini ya shinikizo au utupu.

Miaka ya hivi majuzi imebainishwa na kuongezeka upya kwa ujenzi wa meli za anga, sasa kwa msingi wa juu wa kisayansi na kiufundi. Katika nchi kadhaa, meli za anga zenye ujazo wa heliamu zenye uwezo wa kubeba tani 100 hadi 3000 zimejengwa na zinajengwa, ni za kiuchumi, za kuaminika na zinazofaa kwa usafirishaji wa mizigo mikubwa, kama bomba la gesi, mitambo ya kusafisha mafuta, umeme. msaada wa mstari, nk. Heliamu 85% na 15% ya kujaza hidrojeni haizui moto na inapunguza tu kuinua kwa 7% ikilinganishwa na kujaza hidrojeni.

Vinu vya nyuklia vya halijoto ya juu vya aina mpya, ambamo heliamu hutumika kama kipozezi, vimeanza kufanya kazi.

Heliamu ya kioevu hutumiwa sana katika utafiti wa kisayansi na teknolojia. Viwango vya chini sana vya joto hupendelea ujuzi wa kina wa jambo na muundo wake - kwa joto la juu, maelezo ya hila ya spectra ya nishati hufunikwa na harakati ya joto ya atomi.

Tayari kuna superconducting solenoids iliyotengenezwa kutoka kwa aloi maalum ambazo huunda uwanja wenye nguvu wa sumaku kwa joto la kioevu la heliamu (hadi oersteds elfu 300) na matumizi ya nishati kidogo.

Kwa joto la heliamu ya kioevu, metali nyingi na aloi huwa superconductors. Relays superconducting - kriyotroni - zinazidi kutumika katika miundo ya kompyuta za elektroniki. Wao ni rahisi, kuaminika, na kompakt sana. Superconductors, na pamoja nao heliamu ya kioevu, inakuwa muhimu kwa umeme. Zinajumuishwa katika miundo ya vigunduzi vya mionzi ya infrared, amplifiers za molekuli (masers), jenereta za quantum za macho (laser), na vyombo vya kupima masafa ya juu.

Bila shaka, mifano hii haitoi jukumu la heliamu katika teknolojia ya kisasa. Lakini kama si kwa ajili ya ukomo wa asili ya maliasili na utaftaji mkubwa wa heliamu, ingekuwa imepata maombi mengi zaidi. Inajulikana, kwa mfano, kwamba wakati wa makopo katika heliamu, bidhaa za chakula huhifadhi ladha yao ya awali na harufu. Lakini chakula cha makopo cha "heliamu" bado kinabakia "kitu yenyewe", kwa sababu hakuna heliamu ya kutosha na hutumiwa tu katika viwanda muhimu zaidi na ambapo haiwezi kufanyika bila hiyo. Kwa hivyo, inachukiza sana kutambua kwamba kwa gesi asilia inayoweza kuwaka, idadi kubwa zaidi ya heliamu hupitia vifaa vya usanisi wa kemikali, tanuu na tanuu na kutoroka angani kuliko zile zinazotolewa kutoka kwa vyanzo vyenye heliamu.

Sasa inachukuliwa kuwa faida ya kutolewa heliamu tu katika hali ambapo maudhui yake katika gesi asilia sio chini ya 0.05%. Akiba ya gesi hiyo inapungua mara kwa mara, na inawezekana kwamba watakuwa wamechoka kabla ya mwisho wa karne hii. Walakini, shida ya "upungufu wa heliamu" labda itatatuliwa kwa wakati huu - kwa sehemu kupitia uundaji wa njia mpya, za hali ya juu zaidi za kutenganisha gesi, kutoa kutoka kwao sehemu muhimu zaidi, ingawa zisizo na maana, na kwa sehemu shukrani kwa mchanganyiko wa nyuklia uliodhibitiwa. Heliamu itakuwa muhimu, ingawa kwa-bidhaa, ya shughuli za "jua bandia".

Bomba la Heliamu

Isotopu za heliamu

Kuna isotopu mbili thabiti za heliamu katika asili: heliamu-3 na heliamu-4. Isotopu nyepesi inasambazwa duniani mara milioni chini ya ile nzito. Hii ndio isotopu adimu kabisa iliyopo kwenye sayari yetu. Isotopu tatu zaidi za heliamu zimepatikana kwa njia ya bandia. Wote ni mionzi. Nusu ya maisha ya heliamu-5 ni sekunde 2.4 · 10-21, heliamu-6 ni sekunde 0.83, heliamu-8 ni sekunde 0.18. Isotopu nzito zaidi, ya kuvutia kwa sababu katika nuclei zake kuna nyutroni tatu kwa protoni, ilisomwa kwa mara ya kwanza huko Dubna katika miaka ya 60. Majaribio ya kupata helium-10 hadi sasa hayajafaulu.

Gesi imara ya mwisho

Heliamu ilikuwa ya mwisho kati ya gesi zote kubadilishwa kuwa hali ya kioevu na ngumu. Ugumu fulani wa kuongeza na kuimarisha heliamu huelezewa na muundo wa atomi yake na baadhi ya vipengele vya mali yake ya kimwili. Hasa, heliamu, kama hidrojeni, kwa joto la juu - 250 ° C, wakati wa kupanua, haina baridi, lakini huwaka. Kwa upande mwingine, joto muhimu la heliamu ni la chini sana. Ndio maana heliamu ya kioevu ilipatikana kwa mara ya kwanza mnamo 1908, na heliamu thabiti mnamo 1926.

Heli ya hewa

Hewa ambayo nitrojeni yote au nyingi hubadilishwa na heliamu sio habari tena leo. Inatumika sana kwenye ardhi, chini ya ardhi na chini ya maji.

Heliamu hewa ni mara tatu nyepesi na zaidi ya simu kuliko hewa ya kawaida. Inatenda kikamilifu katika mapafu - hutoa haraka oksijeni na haraka huondoa dioksidi kaboni. Ndiyo maana hewa ya heliamu hupewa wagonjwa wenye matatizo ya kupumua na baadhi ya shughuli. Huondoa kukosa hewa, hutibu pumu ya bronchial na magonjwa ya larynx.

Kupumua hewa ya heliamu kwa kivitendo huondoa embolism ya nitrojeni (ugonjwa wa caisson), ambayo watu mbalimbali na wataalamu wa fani nyingine wanaofanya kazi chini ya hali ya shinikizo la juu wanahusika wakati wa mpito kutoka kwa shinikizo la juu hadi la kawaida. Sababu ya ugonjwa huu ni muhimu sana, hasa kwa shinikizo la damu, umumunyifu wa nitrojeni katika damu. Shinikizo linapungua, hutolewa kwa namna ya Bubbles za gesi, ambazo zinaweza kuziba mishipa ya damu, kuharibu nodes za ujasiri ... Tofauti na nitrojeni, heliamu ni kivitendo haipatikani katika maji ya mwili, hivyo haiwezi kusababisha ugonjwa wa decompression. Kwa kuongeza, hewa ya heliamu huondoa tukio la "narcosis ya nitrojeni," ambayo ni nje sawa na ulevi wa pombe.

Hivi karibuni au baadaye, ubinadamu utalazimika kujifunza kuishi na kufanya kazi kwenye bahari kwa muda mrefu ili kuchukua fursa ya rasilimali za madini na chakula za rafu. Na kwa kina kirefu, kama majaribio ya watafiti wa Soviet, Ufaransa na Amerika yameonyesha, hewa ya heliamu bado ni ya lazima. Wanabiolojia wamethibitisha kwamba kupumua kwa muda mrefu kwa hewa ya heliamu haisababishi mabadiliko mabaya katika mwili wa binadamu na haitishi mabadiliko katika vifaa vya maumbile: anga ya heliamu haiathiri maendeleo ya seli na mzunguko wa mabadiliko. Kuna kazi ambazo waandishi wake wanachukulia hewa ya heliamu kuwa chombo bora cha anga kwa vyombo vya anga vinavyofanya safari ndefu katika Ulimwengu. Lakini hadi sasa, hewa ya heliamu ya bandia bado haijapanda zaidi ya angahewa ya Dunia.

Asteroidi (895) Helio, iliyogunduliwa mwaka wa 1918, inaitwa baada ya heliamu.

Ulimwengu unaotuzunguka una ~ 100 vipengele tofauti vya kemikali. Je, ziliundwaje katika hali ya asili? Kidokezo cha kujibu swali hili kinatokana na wingi wa vipengele vya kemikali. Miongoni mwa sifa muhimu zaidi za wingi wa vipengele vya kemikali katika Mfumo wa Jua ni zifuatazo.

1. Jambo katika Ulimwengu hasa linajumuisha hidrojeni H - ~ 90% ya atomi zote.
2. Kwa upande wa wingi, heliamu Anashika nafasi ya pili, akichukua ~ 10% ya idadi ya atomi za hidrojeni.
3. Kuna kiwango cha chini cha chini kabisa kinacholingana na vipengele vya kemikali vya lithiamu Li, beriliamu Be na boroni B.
4. Mara tu baada ya kina cha chini cha Li, Be, B kuna kiwango cha juu kinachosababishwa na kuongezeka kwa kaboni C na oksijeni O.
5. Kufuatia kiwango cha juu cha oksijeni, kuna kushuka kwa ghafla kwa wingi wa vipengele hadi scandium (A = 45).
6. Kuna ongezeko kubwa la wingi wa vipengele katika eneo la chuma A = 56 (kundi la chuma).
7. Baada ya A = 60, kupungua kwa wingi wa kipengele hutokea vizuri zaidi.
8. Kuna tofauti inayoonekana kati ya vipengele vya kemikali vilivyo na idadi sawa na isiyo ya kawaida ya protoni Z. Kama sheria, vitu vya kemikali vilivyo na nambari sawa Z ni ya kawaida zaidi.

Athari za nyuklia katika Ulimwengu

t = 0		Mshindo Mkubwa. Kuzaliwa kwa Ulimwengu
t = 10 -43 s		Enzi ya mvuto wa quantum. Kamba ρ = 10 90 g/cm 3, T = 10 32 K
t = 10 - 35 s		Quark-gluon kati ρ = 10 75 g/cm 3, T = 10 28 K
t = 1µs		Quark huchanganyika kuunda nyutroni na protoni ρ = 10 17 g/cm 3, T = 6 10 12 K
t = 100 s		Uzalishaji wa prestellar 4 He ρ = 50 g/cm 3, T = 10 9 K
t = miaka elfu 380		Uundaji wa atomi za upande wowote ρ = 0.5·10 -20 g/cm 3 , T = 3·10 3 K
t = miaka 10 8	Nyota za kwanza	Kuungua kwa haidrojeni kwenye nyota ρ = 10 2 g/cm 3, T = 2 10 6 K Heliamu inawaka katika nyota ρ = 10 3 g/cm 3, T = 2 10 8 K Kuungua kwa kaboni katika nyota ρ = 10 5 g/cm 3, T = 8 10 8 K Kuungua kwa oksijeni kwenye nyota ρ = 10 5 ÷10 6 g/cm 3, T = 2 10 9 K Silicon inayowaka katika nyota ρ = 10 6 g/cm 3 , T = (3÷5) 10 9 K
t = miaka bilioni 13.7		Ulimwengu wa kisasa ρ = 10 -30 g/cm 3, T = 2.73 K

Nucleosynthesis ya Prestellar. Elimu 4 Yeye

Mchanganyiko wa Cosmological wa heliamu ni utaratibu kuu wa malezi yake katika Ulimwengu. Mchanganyiko wa heliamu kutoka kwa hidrojeni katika nyota huongeza sehemu ya molekuli ya 4 Yeye katika suala la baryonic kwa takriban 10%. Utaratibu wa uundaji wa heliamu ya prestellar inaelezea kwa kiasi kikubwa wingi wa heliamu katika Ulimwengu na ni hoja yenye nguvu inayounga mkono awamu ya awali ya malezi yake na dhana nzima ya Big Bang.
Nucleosynthesis ya Kosmolojia hufanya iwezekanavyo kuelezea kuenea katika Ulimwengu wa nuclei nyepesi kama vile deuterium (2 H), isotopu 3 He na 7 Li. Hata hivyo, wingi wao ni kidogo ikilinganishwa na nuclei ya hidrojeni na 4 Yeye. Kuhusiana na hidrojeni, deuterium huundwa kwa kiasi cha 10 -4 -10 -5, 3 Yeye - kwa kiasi cha ≈ 10 -5, na 7 Li - kwa kiasi cha ≈ 10 -10.
Ili kueleza uundaji wa vipengele vya kemikali mwaka wa 1948, G. Gamow aliweka mbele nadharia ya Big Bang. Kulingana na mfano wa Gamow, usanisi wa vitu vyote vya kemikali ulitokea wakati wa Mlipuko Kubwa kama matokeo ya kukamata bila usawa kwa nyutroni na viini vya atomiki na utoaji wa γ-quanta na kuoza kwa viini vilivyofuata. Hata hivyo, mahesabu yameonyesha kuwa mtindo huu hauwezi kueleza uundaji wa vipengele vya kemikali nzito kuliko Li. Ilibadilika kuwa utaratibu wa malezi ya nuclei nyepesi (A< 7) связан с условиями, существовавшими во Вселенной в течение первых трех минут. Более тяжелые ядра образовались в результате ядерных реакций, происходящих при горении звезд.

Hatua ya Prestellar ya malezi ya nuclei nyepesi zaidi. Katika hatua ya mageuzi ya Ulimwengu, sekunde 100 baada ya Big Bang kwa joto la ~ 10 9 K, jambo katika Ulimwengu lilikuwa na protoni p, neutroni n, elektroni e -, positroni e +, neutrinos ν, antineutrinos. na fotoni γ. Mionzi hiyo ilikuwa katika usawa wa joto na elektroni e - , positroni e + na nukleoni.

Chini ya hali ya usawa wa thermodynamic, uwezekano wa malezi ya mfumo na nishati E N sawa na nishati iliyobaki ya nucleon inaelezewa na usambazaji wa Gibbs. . Kwa hivyo, chini ya hali ya usawa wa thermodynamic, uwiano kati ya idadi ya neutroni na protoni itaamuliwa na tofauti ya wingi wa nyutroni na protoni.

Uundaji wa jozi za elektroni-positron husimama kwa T< 10 10 К, так как энергии фотонов становятся ниже порога образования e - e + -пар (~ 1 МэВ). К концу равновесной стадии на каждый нейтрон приходилось 5 протонов. Так как на этом этапе эволюции Вселенной плотность протонов и нейтронов была велика, сильное ядерное взаимодействие между ними привело к образованию 4 He и небольшого количества изотопов Li и Be.

Athari kuu za nucleosynthesis ya prestellar:

p + n → d + γ, d + p → 3 Yeye + γ,		3 Yeye + n → 3 Yeye + p
d +d →	3 Yeye+n,	3 Yeye + n 3 H + p, 3 H + p 4 Yeye + , 3 H + d 4 Yeye + n.
	3H+p,

Tangu viini imara na A = 5 haipo, athari za nyuklia hufikia kilele hasa katika malezi ya 4 Yeye. 7 Be, 6 Li na 7 Li akaunti kwa ~ 10 -9 - 10 -12 pekee kutoka kwa uundaji wa 4 He isotopu. Karibu nyutroni zote hupotea, na kutengeneza viini 4 vya Yeye. Kwa msongamano wa dutu wa ρ ~ 10 -3 - 10 -4 g/cm 3, uwezekano kwamba neutroni na protoni haziingiliani wakati wa nucleosynthesis ya msingi ni chini ya 10 -4. Kwa kuwa mwanzoni kulikuwa na protoni 5 kwa neutroni, uwiano kati ya idadi ya 4 He nuclei na p. inapaswa kuwa ~1/10. Kwa hiyo, uwiano wa wingi wa hidrojeni na heliamu unaozingatiwa kwa sasa uliundwa wakati wa dakika za kwanza za kuwepo kwa Ulimwengu. Upanuzi wa Ulimwengu ulisababisha kupungua kwa joto lake na kukoma kwa nucleosynthesis ya msingi ya prestellar.

Uundaji wa vipengele vya kemikali katika nyota. Kwa kuwa mchakato wa nucleosynthesis katika hatua ya mwanzo ya mageuzi ya Ulimwengu ulimalizika na kuundwa kwa hidrojeni, heliamu na kiasi kidogo cha Li, Be, B, ilikuwa ni lazima kupata taratibu na hali ambazo vipengele nzito vinaweza kuundwa.
G. Bethe na K. Weizsäcker walionyesha kuwa hali zinazolingana zipo ndani ya nyota. Viini vizito viliundwa mabilioni ya miaka tu baada ya Big Bang wakati wa mchakato wa mageuzi ya nyota. Uundaji wa vitu vya kemikali katika nyota huanza na mmenyuko wa mwako wa hidrojeni na malezi ya 4 He. .

G. Bethe, 1968: "Tangu zamani, watu wametaka kujua ni nini kinachofanya Jua liwe zuri. Jaribio la kwanza la maelezo ya kisayansi lilifanywa na Helmholtz karibu miaka mia moja iliyopita. Ilitokana na matumizi ya nguvu maarufu zaidi wakati huo - nguvu za mvuto wa ulimwengu wote. Ikiwa gramu moja ya suala huanguka juu ya uso wa Jua, hupata nishati inayoweza kutokea

E p = -GM/R = -1.91 · 10 15 erg/g.

Inajulikana kuwa kwa sasa nguvu ya mionzi ya jua imedhamiriwa na wingi

ε = 1.96 erg/g×s.

Kwa hivyo, ikiwa chanzo cha nishati ni mvuto, usambazaji wa nishati ya mvuto unaweza kutoa mionzi kwa 10 15 s, i.e. kwa kipindi cha takriban miaka milioni thelathini...
Mwishoni mwa karne ya 19, Becquerel, Pierre na Marie Curie waligundua mionzi. Ugunduzi wa radioactivity ilifanya iwezekane kuamua umri wa Dunia. Baadaye kidogo, iliwezekana kuamua umri wa meteorites, ambayo inaweza kutumika kuhukumu wakati suala la awamu imara lilipoonekana kwenye Mfumo wa Jua. Kutoka kwa vipimo hivi iliwezekana kutambua kwamba umri wa Jua, kwa usahihi wa 10%, ni miaka bilioni 5. Kwa hivyo, mvuto hauwezi kutoa usambazaji muhimu wa nishati kwa wakati huu wote ...
Tangu mwanzoni mwa miaka ya 30, walianza kuegemea kwenye wazo kwamba nishati ya nyota iliibuka kwa sababu ya athari za nyuklia ... Rahisi zaidi ya athari zote zinazowezekana itakuwa majibu.

H + H → D + e + + ν.

Kwa kuwa mchakato wa nucleosynthesis ya msingi ulimalizika hasa na kuundwa kwa 4 He nuclei kama matokeo ya athari za mwingiliano p + n, d + d, d + 3 Yeye, d + 3 H na neutroni zote zilitumiwa, ilikuwa ni lazima kupata. hali ambazo vipengele vizito viliundwa. Mnamo 1937, G. Bethe aliunda nadharia inayoelezea asili ya nishati ya Jua na nyota kama matokeo ya miunganisho ya viini vya hidrojeni na heliamu inayotokea katikati ya nyota. Kwa kuwa hakukuwa na neutroni za kutosha katikati ya nyota kwa athari za aina ya p + n, athari pekee ndizo zingeweza kuendelea ndani yao.
p + p → d + e + + ν. Athari hizi zilifanyika katika nyota wakati halijoto ya katikati ya nyota ilifikia 10 7 K na msongamano ulifikia 10 5 kg/m 3. Ukweli kwamba mwitikio p + p → d + e + + ν ulitokea kama matokeo ya mwingiliano dhaifu ulielezea sifa za mchoro wa Hertzsprung-Russell.

Tuzo la Nobel katika Fizikia
1967 - G. Bethe
Kwa michango ya nadharia ya athari za nyuklia, na haswa kwa ugunduzi wa chanzo cha nishati ya nyota.

Baada ya kufanya mawazo yanayofaa kuhusu nguvu ya athari kulingana na kanuni za jumla za fizikia ya nyuklia, niligundua mwaka wa 1938 kwamba mzunguko wa kaboni-nitrojeni unaweza kutoa kutolewa kwa nishati muhimu kwa Jua ... Carbon hutumikia tu kama kichocheo; matokeo ya mmenyuko ni mchanganyiko wa protoni nne na elektroni mbili zinazounda kiini 4 Yeye . Katika mchakato huu, neutrinos mbili hutolewa, kubeba pamoja nao nishati ya takriban 2 MeV. Nishati iliyosalia ya MeV 25 kwa kila mzunguko hutolewa na kudumisha halijoto ya Jua bila kubadilika... Huu ndio ulikuwa msingi ambao Fowler na wengine walikokotoa viwango vya athari katika mzunguko wa (C,N).".

Mwako wa hidrojeni. Mifuatano miwili tofauti ya athari za mwako wa hidrojeni inawezekana - ubadilishaji wa nuclei nne za hidrojeni kuwa kiini cha 4 He, ambacho kinaweza kutoa kutolewa kwa nishati ya kutosha kudumisha mwangaza wa nyota:

• mlolongo wa protoni-protoni (mnyororo wa pp), ambayo hidrojeni inabadilishwa moja kwa moja kuwa heliamu;
• mzunguko wa kaboni-nitrojeni-oksijeni (mzunguko wa CNO), ambapo viini vya C, N na O hushiriki kama vichocheo.

Ni ipi kati ya athari hizi mbili ina jukumu muhimu zaidi inategemea joto la nyota. Katika nyota zilizo na wingi unaolinganishwa na wingi wa Jua au chini, mnyororo wa protoni-protoni hutawala. Katika nyota kubwa zaidi na joto la juu, chanzo kikuu cha nishati ni mzunguko wa CNO. Katika kesi hii, kwa kawaida, ni muhimu kwamba jambo la nyota lina viini C, N na O. Joto la tabaka za ndani za Jua ni 1.5∙10 7 K na mnyororo wa proton-protoni ina jukumu kubwa katika kutolewa kwa nishati.

Utegemezi wa halijoto wa logaritimu ya kiwango cha V cha kutolewa kwa nishati katika mizunguko ya hidrojeni (pp) na kaboni (CNO)

Mwako wa hidrojeni. Mlolongo wa protoni-protoni. Mwitikio wa nyuklia

p + p → 2 H + e + + ν e + Q,

huanza katika sehemu ya kati ya nyota kwenye msongamano wa ≈100 g/cm 3. Mwitikio huu huzuia mnyweo zaidi wa nyota. Joto linalotolewa wakati wa mmenyuko wa thermonuclear wa mwako wa hidrojeni huunda shinikizo ambalo linapingana na mgandamizo wa mvuto na kuzuia nyota kuanguka. Kuna mabadiliko ya ubora katika utaratibu wa kutolewa kwa nishati katika nyota. Ikiwa kabla ya kuanza kwa mmenyuko wa nyuklia wa mwako wa hidrojeni, inapokanzwa kwa nyota ilitokea hasa kwa sababu ya ukandamizaji wa mvuto, sasa utaratibu mwingine mkubwa unaonekana - nishati hutolewa kutokana na athari za fusion ya nyuklia.

Nyota hupata saizi thabiti na mwangaza, ambayo kwa nyota yenye wingi karibu na Jua haibadilika kwa mabilioni ya miaka wakati "kuchoma" kwa hidrojeni hutokea. Hii ni hatua ndefu zaidi ya mageuzi ya nyota. Kama matokeo ya mwako wa hidrojeni, kiini kimoja cha heliamu huundwa kutoka kwa kila nuclei nne za hidrojeni. Mlolongo unaowezekana zaidi wa athari za nyuklia kwenye Jua inayoongoza kwa hii inaitwa mzunguko wa protoni-protoni na inaonekana kama hii:

p + p → 2 H + e + + + ν e + 0.42 MeV,
p + 2 H → 3 Yeye + 5.49 MeV,
3 Yeye + 3 Yeye → 4 Yeye + p + p + 12.86 MeV

au kwa fomu iliyoshikana zaidi

4p → 4 Yeye + 2e + + 2ν e + 24.68 MeV.

Chanzo pekee ambacho hutoa habari kuhusu matukio yanayotokea kwenye kina cha Jua ni neutrinos. Wigo wa neutrino zinazozalishwa kwenye Jua kama matokeo ya mwako wa hidrojeni katika mmenyuko 4p → 4 Yeye na katika mzunguko wa CNO huenea kutoka nishati ya 0.1 MeV hadi nishati ya ~ 12 MeV. Uchunguzi wa neutrinos za jua hufanya iwezekanavyo kupima moja kwa moja mfano wa athari za nyuklia kwenye Jua.
Nishati iliyotolewa kama matokeo ya mnyororo wa pp ni 26.7 MeV. Neutrinos zinazotolewa na Jua zilirekodiwa na vigunduzi vya msingi, ambayo inathibitisha kutokea kwa mmenyuko wa muunganisho kwenye Jua.
Mwako wa hidrojeni. Mzunguko wa CNO. Upekee wa mzunguko wa CNO ni kwamba, kuanzia kwenye kiini cha kaboni, hupunguzwa hadi kufungwa kwa mfululizo wa protoni 4 na kuundwa kwa kiini cha 4 He mwishoni mwa mzunguko wa CNO.

l2 C + p → 13 N + γ
13 N → 13 C + e + + ν
13 C + p → 1 4 N + γ
14 N + p → 15 O + γ
15 O → 15 N + e + + ν
15 N + p → 12 C + 4 Yeye

Mzunguko wa CNO

Msururu wa majibu I

12 C + p → 13 N + γ (Q = 1.94 MeV),
13 N → 13 C + e + + ν e (Q = 1.20 MeV, T 1/2 = dakika 10),
13 C + p → 1 4 N + γ (Q = 7.55 MeV),
14 N + p → 15 O + γ (Q = 7.30 MeV),
15 O → 15 N + e + + ν e (Q = 1.73 MeV, T 1/2 = 124 s),
15 N + p → 12 C + 4 Yeye (Q = 4.97 MeV).

Msururu wa majibu II

15 N + p → 16 O + γ (Q = 12.13 MeV),
16 O + p → 17 F + γ (Q = 0.60 MeV),
17 F → 17 O + e + + ν e (Q = 1.74 MeV, T 1/2 =66 s),
17 O + p → 14 N + ν (Q = 1.19 MeV).

Msururu wa majibu III

17 O + p → 18 F + γ (Q = 6.38 MeV),
18 F → 18 O + e + + ν e (Q = 0.64 MeV, T 1/2 = dakika 110),
18 O + p → 15 N + α (Q = 3.97 MeV).

Wakati kuu wa mageuzi ya nyota unahusishwa na kuchomwa kwa hidrojeni. Katika tabia ya msongamano wa sehemu ya kati ya nyota, mwako wa hidrojeni hutokea kwa joto la (1-3)∙10 7 K. Katika halijoto hizi, inachukua miaka 10 6 - 10 10 kwa sehemu kubwa ya hidrojeni katikati. ya nyota kugeuzwa kuwa heliamu. Kwa ongezeko zaidi la joto, vipengele vya kemikali nzito zaidi Z> 2 vinaweza kuundwa katikati ya nyota.Nyota za mlolongo kuu huchoma hidrojeni katika sehemu ya kati, ambapo, kutokana na joto la juu, athari za nyuklia hutokea kwa ukali zaidi. Hidrojeni inapoungua katikati ya nyota, mwitikio wa mwako wa hidrojeni huanza kuhamia kwenye ukingo wa nyota. Joto katikati ya nyota huongezeka mara kwa mara na inapofikia 10 6 K, athari za mwako wa 4 Anaanza. Mmenyuko 3α → 12 C + γ ni muhimu zaidi kwa uundaji wa vipengele vya kemikali. Inahitaji mgongano wa wakati huo huo wa chembe tatu za α na inawezekana kutokana na ukweli kwamba nishati ya mmenyuko 8 Kuwa + 4 Yeye inafanana na resonance ya hali ya msisimko ya 12 C. Uwepo wa resonance huongeza kwa kasi uwezekano wa kuunganisha. chembe tatu za α.

Uundaji wa viini vya kati A< 60. Ni athari gani za nyuklia zitatokea katikati ya nyota inategemea wingi wa nyota, ambayo inapaswa kutoa joto la juu kwa sababu ya shinikizo la mvuto katikati ya nyota. Kwa kuwa viini vya juu-Z sasa vinashiriki katika athari za muunganisho, sehemu ya kati ya nyota inabanwa zaidi na zaidi, na halijoto katikati ya nyota huongezeka. Kwa joto la digrii bilioni kadhaa, viini vilivyotengenezwa hapo awali vinaharibiwa, protoni, neutroni, chembe za alpha na fotoni zenye nguvu nyingi huundwa, ambayo husababisha uundaji wa vitu vya kemikali kwenye jedwali la upimaji la Mendeleev, hadi chuma. Uundaji wa vipengele vya kemikali nzito zaidi kuliko chuma hutokea kama matokeo ya kukamata kwa nyutroni mfululizo na kuoza kwa β.
Uundaji wa viini vya kati na nzitoA > 60. Wakati wa mchakato wa kuunganishwa kwa thermonuclear, nuclei za atomiki hadi chuma huundwa katika nyota. Usanisi zaidi hauwezekani, kwani viini vya kundi la chuma vina kiwango cha juu cha nishati maalum ya kumfunga. Uundaji wa viini vizito zaidi katika athari na chembe za kushtakiwa - protoni na nuclei zingine nyepesi - huzuiwa na kizuizi cha Coulomb kinachoongezeka cha viini nzito.

Uundaji wa vipengele 4 Yeye → 32 Ge.

Mageuzi ya nyota kubwa M > M

Kama vitu vilivyo na maadili yanayoongezeka vinahusika katika mchakato wa mwako Z joto na shinikizo katikati ya nyota huongezeka kwa kasi inayoongezeka kila wakati, ambayo huongeza kasi ya athari za nyuklia. Ikiwa kwa nyota kubwa mmenyuko wa mwako wa hidrojeni hudumu miaka milioni kadhaa, basi mwako wa heliamu hutokea mara 10 kwa kasi zaidi. Mchakato wa mwako wa oksijeni huchukua muda wa miezi 6, na mwako wa silicon hutokea ndani ya siku.
Wingi wa vipengele vilivyo katika kanda nyuma ya chuma hutegemea kiasi kidogo kwa idadi ya molekuli A. Hii inaonyesha mabadiliko katika utaratibu wa malezi ya vipengele hivi. Ni lazima izingatiwe kuwa viini vizito vingi ni β - mionzi. Katika malezi ya vitu vizito, jukumu la kuamua linachezwa na athari za kukamata neutroni (n, γ) na viini:

(A, Z) + n → (A+1, Z) + γ.

Kama matokeo ya mlolongo wa michakato mbadala ya kukamata neutroni moja au zaidi na nuclei, ikifuatiwa na β - kuoza, idadi ya wingi huongezeka. A na malipo Z viini na kutoka kwa vipengele vya awali vya kundi la chuma, vipengele vinavyozidi kuwa nzito vinatengenezwa hadi mwisho wa Jedwali la Periodic.

Katika hatua ya supernova, sehemu ya kati ya nyota ina chuma na sehemu ndogo ya neutroni na α-chembe - bidhaa za kutengana kwa chuma chini ya ushawishi wa γ. - kiasi Karibu
M/M = 1.5 28 Si hutawala. 20 Ne na 16 O huunda wingi wa dutu katika masafa kutoka 1.6 hadi 6 M/M. Ganda la nje la nyota (M/M> 8) lina hidrojeni na heliamu.
Katika hatua hii katika michakato ya nyuklia, sio tu kutolewa kwa nishati hutokea, lakini pia kunyonya kwake. Nyota kubwa inapoteza utulivu. Mlipuko wa Supernova hutokea, wakati ambapo sehemu kubwa ya vipengele vya kemikali vilivyoundwa kwenye nyota hutupwa kwenye nafasi ya nyota. Ikiwa nyota za kizazi cha kwanza zilijumuisha hidrojeni na heliamu, basi nyota za vizazi vilivyofuata zina vipengele vya kemikali nzito tayari katika hatua ya awali ya nucleosynthesis.

Athari za nukleosynthesis ya nyuklia. E. Burbidge, G. Burbidge, W. Fowler, F. Hoyle mwaka wa 1957 alitoa maelezo yafuatayo ya michakato kuu ya mageuzi ya nyota ambayo uundaji wa nuclei ya atomiki hutokea.

1. Mwako wa hidrojeni, kama matokeo ya mchakato huu, 4 Yeye nuclei huundwa.

Mwako wa Heliamu. Kama matokeo ya mmenyuko 4 Yeye + 4 Yeye + 4 Yeye → 12 C + γ 12 C nuclei huundwa.

2. α-mchakato. Kama matokeo ya kunasa kwa mtiririko wa chembe α, α-chembe nuclei 16 O, 20 Ne, 24 Mg, 28 Si, ...
3. mchakato wa kielektroniki. Wakati joto linafikia 5∙10 9 K katika nyota, chini ya hali ya usawa wa thermodynamic, idadi kubwa ya athari mbalimbali hutokea, na kusababisha kuundwa kwa nuclei ya atomiki hadi Fe na Ni. Cores na A~ 60 – viini vya atomiki vilivyofungwa kwa nguvu zaidi. Kwa hiyo, wanamaliza mlolongo wa athari za fusion ya nyuklia, ikifuatana na kutolewa kwa nishati.
4. s-mchakato. Nuclei nzito kuliko Fe huundwa katika athari za kunasa nyutroni kwa mpangilio. Mara nyingi, kiini ambacho kimekamata neutroni hugeuka kuwa β - mionzi. Kabla ya kiini kunasa nyutroni inayofuata, inaweza kuoza kama matokeo ya kuoza β. Kila β - -ozo huongeza idadi ya atomiki ya viini vya atomiki vinavyotokana na moja. Ikiwa muda kati ya kunasa nutroni mfululizo ni kubwa kuliko vipindi vya kuoza β, mchakato wa kukamata nyutroni unaitwa s-mchakato (polepole). Kwa hivyo, kiini, kama matokeo ya kukamata nutroni na kuoza kwa β - baadaye, inazidi kuwa nzito, lakini wakati huo huo haisogei mbali sana na bonde la utulivu kwenye mchoro wa N-Z.
5. r-mchakato. Ikiwa kiwango cha kukamata kwa mfuatano wa nyutroni ni kubwa zaidi kuliko kiwango cha β - kuoza kwa kiini cha atomiki, basi inaweza kukamata idadi kubwa ya neutroni mara moja. Kama matokeo ya mchakato wa r, kiini chenye utajiri wa neutroni huundwa, ambacho kiko mbali na bonde la utulivu. Hapo ndipo, kama matokeo ya mlolongo wa mfuatano wa β - kuoza, inageuka kuwa kiini thabiti. Inaaminika kwa ujumla kuwa michakato ya r hutokea kama matokeo ya milipuko ya supernova.
6. R-mchakato. Baadhi ya viini thabiti visivyo na neutroni (kinachojulikana kama viini vya bypass) huundwa katika athari za kukamata protoni, katika athari ( γ ,n) au katika athari chini ya ushawishi wa neutrinos.

Mchanganyiko wa vipengele vya transuranic. Ni vile tu vipengele vya kemikali ambavyo maisha yao ni ya muda mrefu zaidi ya umri wa Mfumo wa Jua ndiyo yamehifadhiwa katika Mfumo wa Jua. Hizi ni vipengele 85 vya kemikali. Vipengele vya kemikali vilivyobaki vilipatikana kama matokeo ya athari tofauti za nyuklia kwenye viongeza kasi au kama matokeo ya miale katika vinu vya nyuklia. Mchanganyiko wa vipengele vya kwanza vya transuranium katika hali ya maabara ulifanyika kwa kutumia athari za nyuklia chini ya ushawishi wa neutroni na kasi ya α-chembe. Walakini, maendeleo zaidi kwa vitu vizito yaligeuka kuwa haiwezekani kwa njia hii. Kwa usanisi wa vitu vizito kuliko mendelevium Md ( Z= 101) tumia miitikio ya nyuklia yenye ayoni nzito zinazochajiwa - kaboni, nitrojeni, oksijeni, neon, kalsiamu. Ili kuharakisha ioni nzito, viongeza kasi vya ioni vilivyochajiwa vilianza kujengwa.

Tuzo la Nobel katika Fizikia
1983 − W. Fowler
Kwa masomo ya kinadharia na majaribio ya michakato ya nyuklia muhimu katika uundaji wa mambo ya kemikali katika Ulimwengu.

Mwaka wa ufunguzi	Kipengele cha kemikali	Z	Mwitikio
1936	Np, Pu	93, 94
1945	Am	95
1961	Sentimita	96
1956	Bk	97
1950	Cf	98
1952	Es	99
1952	Fm	100
1955	MD	101
1957	Hapana	102
1961	Lr	103
1964	Rf	104
1967-1970	Db	105
1974	Sg	106
1976	BH	107
1984-1987	Hs	108
1982	Mt	109
1994	Ds	110
1994	Rg	111
1996	Cn	112
2004		113, 115
1998		114
2000		116
2009		117
2006		118

E. Rutherford: "Ikiwa kuna vitu vizito kuliko uranium, basi kuna uwezekano kwamba vitakuwa na mionzi. Unyeti wa kipekee wa mbinu za uchambuzi wa kemikali kulingana na mionzi itafanya iwezekanavyo kutambua vipengele hivi, hata kama vipo kwa kiasi kidogo. Kwa hiyo, tunaweza kutarajia kwamba idadi ya vipengele vya mionzi katika kiasi cha kufuatilia ni kubwa zaidi kuliko vipengele vitatu vinavyojulikana kwa sasa. Njia za utafiti wa kemikali hazitatumika kidogo katika hatua ya kwanza ya kusoma vitu kama hivyo. Sababu kuu hapa ni kuendelea kwa mionzi, sifa zake na kuwepo au kutokuwepo kwa emanations au bidhaa nyingine za kuoza."

Kipengele cha kemikali kilicho na idadi ya juu zaidi ya atomiki Z = 118 kiliundwa huko Dubna kwa ushirikiano na Maabara ya Livermore ya Marekani. Upeo wa juu wa kuwepo kwa vipengele vya kemikali unahusishwa na kutokuwa na utulivu wao kuhusiana na kuoza kwa mionzi. Utulivu wa ziada wa viini vya atomiki huzingatiwa karibu na nambari za uchawi. Kwa mujibu wa makadirio ya kinadharia, kunapaswa kuwa na nambari za uchawi mara mbili Z = 108, N = 162 na Z = 114, N = 184. Nuclei ya nusu ya maisha yenye idadi hiyo ya protoni na neutroni inaweza kuwa mamia ya maelfu ya miaka. Hivi ndivyo vinavyoitwa "visiwa vya utulivu". Tatizo la kuunda viini vya "kisiwa cha utulivu" ni ugumu wa kuchagua malengo na ioni za kasi. Isotopu zilizoundwa kwa sasa za vipengele 108–112 zina neutroni chache mno. Kama ifuatavyo kutoka kwa kipimo cha maisha ya nusu ya isotopu 108 - 112, ongezeko la idadi ya neutroni kwa vitengo 6 - 10 (yaani, inakaribia kisiwa cha utulivu) husababisha kuongezeka kwa kipindi cha kuoza kwa α kwa 10 4 - 10 mara 5.
Kwa kuwa idadi ya viini vizito zaidi Z> 110 inafikia chache tu, ilikuwa ni lazima kuunda njia ya utambulisho wao. Utambulisho wa vipengele vya kemikali vilivyotengenezwa hivi karibuni unafanywa kwa njia ya minyororo ya α-kuoza kwao mfululizo, ambayo huongeza uaminifu wa matokeo. Njia hii ya kutambua vipengele vya transuranium ina faida zaidi ya njia nyingine zote, kwa sababu inategemea kipimo cha muda mfupi wa kuoza kwa α. Wakati huo huo, vipengele vya kemikali vya kisiwa cha utulivu, kulingana na makadirio ya kinadharia, vinaweza kuwa na nusu ya maisha zaidi ya miezi na miaka. Ili kuzitambua, ni muhimu kubuni mbinu mpya za usajili kulingana na utambuzi wa idadi moja ya viini kwa muda wa miezi kadhaa.

G. Flerov, K. Petrzhak:"Utabiri wa uwezekano wa kuwepo kwa eneo jipya katika mfumo wa mara kwa mara wa vipengele na D.I. Mendeleev - uwanja wa vipengele vyenye uzito mkubwa (SHE) - ni kwa sayansi ya kiini cha atomiki moja ya matokeo muhimu zaidi ya masomo ya majaribio na ya kinadharia ya mchakato wa fission ya hiari. Jumla ya ujuzi wetu kuhusu kiini cha atomiki, uliopatikana katika miongo minne iliyopita, hufanya utabiri huu kuwa wa kuaminika kabisa na... muhimu ni kwamba haitegemei uchaguzi wa lahaja fulani ya mfano wa ganda. Jibu la swali kuhusu kuwepo kwa STE litamaanisha, pengine, mtihani muhimu zaidi wa dhana yenyewe ya muundo wa shell ya kiini - mfano wa msingi wa nyuklia, ambao hadi sasa umefanikiwa kuhimili majaribio mengi katika kuelezea mali inayojulikana. viini vya atomiki.
Hasa zaidi, utulivu wa nuclei nzito zaidi imedhamiriwa hasa na fission yao ya hiari, na kwa hiyo hali ya lazima ya kuwepo kwa nuclei vile ni kuwepo kwa vikwazo vya fission. Kwa viini kutoka kwa uranium hadi fermium, sehemu ya ganda kwenye kizuizi cha mgawanyiko, ingawa inaongoza kwa matukio fulani ya kuvutia ya kimwili, bado haina athari kubwa juu ya utulivu wao na inajidhihirisha katika nafasi ya juu na sehemu ya kioevu-droplet ya kizuizi. Katika eneo la SHE, sehemu ya droplet ya kizuizi hupotea kabisa, na utulivu wa nuclei nzito zaidi imedhamiriwa na upenyezaji wa kizuizi cha shell.
Wakati huo huo, ikiwa uwepo wa kizuizi ni wa kutosha kwa uwepo wa kimsingi wa viini vya SHE, basi uthibitishaji wa majaribio wa utabiri kama huo unahitaji maarifa ya maisha ya viini vya SHE kuhusiana na mgawanyiko wa moja kwa moja, kwani kwa usanidi wowote maalum wa majaribio. kuwatafuta haiwezekani kufunika aina nzima ya maisha - kutoka miaka 10 hadi 10 hadi 10 s. Uchaguzi wa mbinu ya majaribio inategemea sana muda wa maisha ambayo utafiti unafanywa.
Kama ilivyoelezwa tayari, kutokuwa na uhakika katika hesabu ya kinadharia ya kipindi cha fission ya hiari T SF ni kubwa sana - angalau maagizo 8-10 ya ukubwa. Kutokuwa na uhakika huku hakuzuii uwezekano wowote wa kupata au kugundua STE, na kama maagizo ya suluhisho la majaribio la shida, tunaweza kuchagua utaftaji wa STE katika maumbile (Duniani, katika vitu vya asili ya ulimwengu, utungaji wa mionzi ya cosmic, nk) na uzalishaji wa bandia wa vipengele kwenye accelerators (katika athari za nyuklia kati ya nuclei tata).
Ni dhahiri kwamba utafutaji wa SHE katika vitu vya duniani unaweza kusababisha mafanikio tu chini ya mchanganyiko wa furaha wa hali mbili. Kwa upande mmoja, kuna lazima iwe na utaratibu mzuri wa nucleosynthesis ambayo, kwa uwezekano wa kutosha, husababisha kuundwa kwa viini vya atomiki vya STE. Kwa upande mwingine, inahitajika kuwe na angalau nuclide moja ya mkoa mpya wa utulivu, ambayo inaweza kuwa na maisha kulinganishwa na maisha ya Dunia - 4.5· Umri wa miaka 10 9.
Ikiwa tunazungumza juu ya uwepo wa STE katika vitu vya asili ya nje - katika meteorites, mionzi ya cosmic, nk, basi utaftaji kama huo unaweza kusababisha mafanikio hata ikiwa maisha ya viini vya STE ni chini ya miaka 10 10: vitu kama hivyo vinaweza kugeuka. kuwa na umri mdogo zaidi kuliko sampuli za nchi kavu (miaka 10 7 -10 8)."

Heliamu ni gesi ajizi ya kundi la 18 la jedwali la upimaji. Ni kipengele cha pili chepesi baada ya hidrojeni. Heliamu ni gesi isiyo na rangi, isiyo na harufu na isiyo na ladha ambayo inakuwa kioevu kwenye joto la -268.9 °C. Sehemu zake za kuchemsha na kufungia ni za chini kuliko za dutu nyingine yoyote inayojulikana. Ni kipengele pekee ambacho haifanyi ugumu wakati kilichopozwa kwa shinikizo la kawaida la anga. Ili heliamu igeuke kuwa hali thabiti, angahewa 25 zinahitajika kwa joto la 1 K.

Historia ya ugunduzi

Heliamu iligunduliwa katika angahewa ya gesi inayozunguka Jua na mwanaastronomia wa Ufaransa Pierre Jansen, ambaye mnamo 1868, wakati wa kupatwa kwa jua, aligundua mstari wa manjano mkali katika wigo wa chromosphere ya jua. Mstari huu awali ulifikiriwa kuwakilisha kipengele cha sodiamu. Katika mwaka huo huo, mtaalam wa nyota wa Kiingereza Joseph Norman Lockyer aliona mstari wa manjano kwenye wigo wa jua ambao haukulingana na mistari inayojulikana ya D 1 na D 2 ya sodiamu, na kwa hivyo akaiita mstari wa D 3. Lockyer alihitimisha kwamba ilisababishwa na dutu katika Jua ambayo haikujulikana duniani. Yeye na mwanakemia Edward Frankland walitumia jina la Kigiriki la Jua, helios, kutaja kipengele hicho.

Mnamo 1895, mwanakemia wa Uingereza Sir William Ramsay alithibitisha kuwepo kwa heliamu duniani. Alipata sampuli ya kleveite yenye madini ya uranium, na baada ya kuchunguza gesi zinazozalishwa kwa kuipasha moto, aligundua kwamba mstari wa njano mkali katika wigo ulifanana na mstari wa D 3 unaozingatiwa katika wigo wa Jua. Kwa hivyo, kipengee kipya hatimaye kiliwekwa. Mnamo 1903, Ramsay na Frederic Soddu waliamua kwamba heliamu ilikuwa bidhaa ya kuoza kwa hiari ya vitu vyenye mionzi.

Usambazaji katika asili

Uzito wa heliamu hufanya karibu 23% ya jumla ya wingi wa ulimwengu, na kipengele ni cha pili kwa wingi zaidi katika nafasi. Imejilimbikizia nyota, ambapo huundwa kutoka kwa hidrojeni kama matokeo ya mchanganyiko wa thermonuclear. Ingawa heliamu hupatikana katika angahewa ya dunia kwa mkusanyiko wa sehemu 1 katika elfu 200 (5 ppm) na hupatikana kwa kiasi kidogo katika madini yenye mionzi, chuma cha meteorite, na chemchemi za madini, kiasi kikubwa cha kipengele hicho kinapatikana nchini Marekani. hasa katika Texas, New Mexico, Kansas, Oklahoma, Arizona na Utah) kama sehemu (hadi 7.6%) ya gesi asilia. Hifadhi ndogo zimegunduliwa huko Australia, Algeria, Poland, Qatar na Urusi. Katika ukoko wa dunia, mkusanyiko wa heliamu ni karibu sehemu 8 tu kwa bilioni.

Isotopu

Nucleus ya kila atomi ya heliamu ina protoni mbili, lakini kama vipengele vingine, ina isotopu. Zina vyenye neutroni moja hadi sita, kwa hivyo idadi yao ya wingi huanzia tatu hadi nane. Imara ni vitu ambavyo wingi wa heliamu huamuliwa na nambari za atomiki 3 (3 He) na 4 (4 He). Mengine yote ni ya mionzi na huoza haraka kuwa vitu vingine. Heliamu ya Dunia sio sehemu ya asili ya sayari; iliundwa kama matokeo ya kuoza kwa mionzi. Chembe za alfa zinazotolewa na viini vya vitu vizito vya mionzi ni viini vya isotopu 4 He. Heliamu haijikusanyi kwa wingi katika angahewa kwa sababu nguvu ya uvutano ya Dunia haina nguvu za kutosha kuizuia isivuje angani hatua kwa hatua. Athari za 3 Yeye Duniani zinaelezewa na uozo mbaya wa beta wa kipengele adimu hidrojeni-3 (tritium). 4 Yeye ndiye anayepatikana kwa wingi zaidi kati ya isotopu thabiti: uwiano wa 4 Yeye hadi 3 Atomi zake ni karibu elfu 700 hadi 1 katika angahewa na karibu milioni 7 hadi 1 katika baadhi ya madini yenye heliamu.

Mali ya kimwili ya heliamu

Kipengele hiki kina kiwango cha chini cha kuchemsha na kuyeyuka. Kwa sababu hii, heliamu ipo isipokuwa katika hali mbaya zaidi. Yeye gesi huyeyuka kidogo katika maji kuliko gesi nyingine yoyote, na kiwango cha usambaaji kupitia vitu vikali ni mara tatu zaidi ya ile ya hewa. Faharisi yake ya refractive iko karibu na 1.

Conductivity ya joto ya heliamu ni ya pili baada ya hidrojeni, na uwezo wake maalum wa joto ni wa juu sana. Katika halijoto ya kawaida huwaka inapoongezeka, na chini ya 40 K hupoa. Kwa hivyo, katika T<40 K гелий можно превратить в жидкость путем расширения.

Kipengele ni dielectri isipokuwa iko katika hali ya ionized. Kama gesi zingine nzuri, heliamu ina viwango vya nishati vinavyoweza kubadilika ambavyo huiruhusu kubaki ionized katika kutokwa kwa umeme wakati voltage inabaki chini ya uwezo wa ioni.

Heliamu-4 ni ya kipekee kwa kuwa ina aina mbili za kioevu. Ya kawaida inaitwa heliamu I na inapatikana kwa joto la kuanzia 4.21 K (-268.9 °C) hadi karibu 2.18 K (-271 °C). Chini ya 2.18 K, conductivity ya mafuta ya 4 Anakuwa mara 1000 zaidi kuliko ile ya shaba. Fomu hii inaitwa heliamu II ili kuitofautisha na fomu ya kawaida. Ni superfluid: mnato ni mdogo sana kwamba hauwezi kupimwa. Heliamu II huenea kwenye filamu nyembamba juu ya uso wa dutu yoyote inayogusa, na filamu hii inapita bila msuguano, hata dhidi ya mvuto.

Heliamu-3 isiyo na wingi huunda awamu tatu tofauti za kioevu, mbili ambazo ni superfluids. Kiwango cha juu cha maji katika 4 Aligunduliwa na mwanafizikia wa Kisovieti katikati ya miaka ya 1930, na jambo kama hilo mnamo 3 Aligunduliwa kwa mara ya kwanza na Douglas D. Osheroff, David M. Lee, na Robert S. Richardson wa Merika mnamo 1972.

Mchanganyiko wa kioevu wa isotopu mbili za heliamu-3 na -4 kwa joto chini ya 0.8 K (-272.4 ° C) imegawanywa katika tabaka mbili - karibu safi 3 Yeye na mchanganyiko wa 4 Yeye na 6% heliamu-3. Kufutwa kwa 3 He ndani ya 4 Yeye hufuatana na athari ya baridi, ambayo hutumiwa katika kubuni ya cryostats ambayo joto la heliamu hupungua chini ya 0.01 K (-273.14 ° C) na huhifadhiwa huko kwa siku kadhaa.

Viunganishi

Katika hali ya kawaida, heliamu haina ajizi ya kemikali. Katika hali mbaya, inawezekana kuunda misombo ya kipengele ambayo si imara kwa joto la kawaida na shinikizo. Kwa mfano, heliamu inaweza kuunda misombo na iodini, tungsten, fluorine, fosforasi na sulfuri inapofunuliwa na kutokwa kwa mwanga wa umeme kwa bombardment na elektroni au katika hali ya plasma. Kwa hivyo, HeNe, HgHe 10, WHe 2 na ioni za molekuli Yeye 2 +, He 2 ++, HeH + na HeD + ziliumbwa. Mbinu hii pia ilifanya uwezekano wa kupata molekuli zisizo na upande wa He 2 na HgHe.

Plasma

Heliamu ya ionized inasambazwa kwa kiasi kikubwa katika Ulimwengu, mali ambayo hutofautiana kwa kiasi kikubwa kutoka kwa heliamu ya molekuli. Elektroni zake na protoni hazijafungwa, na ina conductivity ya juu sana ya umeme hata katika hali ya ionized sehemu. Chembe za kushtakiwa huathiriwa sana na mashamba ya magnetic na umeme. Kwa mfano, katika upepo wa jua, ioni za heliamu pamoja na hidrojeni ionized huingiliana na magnetosphere ya Dunia, na kusababisha taa za kaskazini.

Ugunduzi wa amana huko USA

Baada ya kuchimba kisima mwaka wa 1903 huko Dexter, Kansas, gesi isiyoweza kuwaka ilipatikana. Hapo awali haikujulikana kuwa ina heliamu. Ni aina gani ya gesi iliyopatikana iliamuliwa na mwanajiolojia wa serikali Erasmus Haworth, ambaye alikusanya sampuli zake na katika Chuo Kikuu cha Kansas, kwa msaada wa wanakemia Cady Hamilton na David McFarland, aligundua kuwa ilikuwa na 72% ya nitrojeni, 15% methane, 1. % hidrojeni na 12% haikutambuliwa. Baada ya uchambuzi zaidi, wanasayansi waligundua kuwa 1.84% ya sampuli ilikuwa heliamu. Hivi ndivyo walivyojifunza kwamba kipengele hiki cha kemikali kipo kwa kiasi kikubwa katika kina cha Tambarare Kuu, ambapo kinaweza kutolewa kutoka kwa gesi asilia.

Uzalishaji wa viwanda

Hii ilifanya Marekani kuongoza katika uzalishaji wa heliamu duniani. Kwa pendekezo la Sir Richard Threlfall, Jeshi la Wanamaji la Marekani lilifadhili mitambo mitatu ya majaribio ili kuzalisha dutu hii wakati wa Vita vya Kwanza vya Kidunia, kwa lengo la kutoa puto za barrage na gesi ya kuinua nyepesi, isiyoweza kuwaka. Mpango huu ulizalisha jumla ya 5,700 m 3 ya asilimia 92 Yeye, ingawa chini ya lita 100 tu za gesi zilikuwa zimezalishwa hapo awali. Baadhi ya kiasi hiki kilitumika katika meli ya kwanza ya anga ya heliamu duniani, C-7, ambayo ilifanya safari yake ya kwanza kutoka Hampton Roads hadi Bolling Field mnamo Desemba 7, 1921.

Ingawa mchakato wa kuyeyusha gesi yenye joto la chini haukuendelezwa vya kutosha wakati huo ili kudhibitisha kuwa muhimu wakati wa Vita vya Kwanza vya Kidunia, uzalishaji uliendelea. Heliamu ilitumika kimsingi kama gesi ya kuinua kwenye ndege. Mahitaji yake yaliongezeka wakati wa Vita vya Kidunia vya pili wakati ilitumika katika kulehemu kwa safu iliyolindwa. Kipengele hicho pia kilikuwa muhimu katika mradi wa bomu la atomiki la Manhattan.

Hifadhi ya Taifa ya Marekani

Mnamo 1925, serikali ya Merika ilianzisha Hifadhi ya Kitaifa ya Helium huko Amarillo, Texas, ili kusambaza meli za kijeshi wakati wa vita na ndege za kibiashara wakati wa amani. Matumizi ya gesi yalipungua baada ya Vita vya Kidunia vya pili, lakini usambazaji huo uliongezwa katika miaka ya 1950 ili kusambaza, miongoni mwa mambo mengine, kipozezi kilichotumika katika utengenezaji wa mafuta ya roketi ya oxyhydrogen wakati wa mbio za anga za juu na Vita Baridi. Matumizi ya heliamu ya Marekani mwaka 1965 yalikuwa mara nane ya matumizi ya kilele wakati wa vita.

Baada ya kupitishwa kwa Sheria ya Heli ya mwaka 1960, Ofisi ya Madini ilifanya kandarasi ya mashirika 5 ya kibinafsi ili kuchimba kipengele hicho kutoka kwa gesi asilia. Kwa mpango huu, bomba la gesi asilia la kilomita 425 lilijengwa ili kuunganisha mitambo hii kwenye eneo linalomilikiwa na serikali ambalo lilikuwa limepungua kwa kiasi karibu na Amarillo, Texas. Mchanganyiko wa heliamu-nitrojeni ulisukumwa kwenye kituo cha kuhifadhia chini ya ardhi na kubaki humo hadi ulipohitajika.

Kufikia 1995, hifadhi ya mita za ujazo bilioni ilikuwa imekusanywa na Hifadhi ya Kitaifa ilikuwa na deni la dola bilioni 1.4, na hivyo kusababisha Bunge la Merika kuiondoa mnamo 1996. Kufuatia kupitishwa kwa sheria ya ubinafsishaji wa heliamu mwaka 1996, Wizara ya Maliasili ilianza kubomoa hifadhi hiyo mwaka 2005.

Usafi na kiasi cha uzalishaji

Heli iliyozalishwa kabla ya 1945 ilikuwa karibu 98% safi, 2% iliyobaki ikiwa nitrojeni, ambayo ilikuwa ya kutosha kwa meli za anga. Mwaka wa 1945, kiasi kidogo cha gesi ya asilimia 99.9 ilitolewa kwa ajili ya matumizi ya kulehemu ya arc. Kufikia 1949, usafi wa kipengele kilichosababisha ulifikia 99.995%.

Kwa miaka mingi, Marekani ilizalisha zaidi ya 90% ya heliamu ya kibiashara duniani. Tangu 2004, milioni 140 m 3 zimezalishwa kila mwaka, 85% ambayo inatoka Marekani, 10% ilitolewa Algeria, na wengine nchini Urusi na Poland. Vyanzo vikuu vya heliamu duniani ni maeneo ya gesi huko Texas, Oklahoma na Kansas.

Mchakato wa kupokea

Heliamu (asilimia 98.2 safi) hutenganishwa na gesi asilia kwa kuyeyusha vipengele vingine kwa joto la chini na shinikizo la juu. Uingizaji wa gesi zingine kwa kaboni iliyoamilishwa iliyopozwa huruhusu usafi wa 99.995% kupatikana. Kiasi kidogo cha heliamu hutolewa na hewa ya liquefying kwa kiwango kikubwa. Kutoka tani 900 za hewa unaweza kupata mita za ujazo 3.17. m ya gesi.

Maeneo ya maombi

Gesi nzuri imepata matumizi katika nyanja mbalimbali.

• Heliamu, ambayo mali yake inafanya uwezekano wa kupata joto la chini kabisa, hutumiwa kama wakala wa kupoeza kwenye Collider Kubwa ya Hadron, sumaku za superconducting katika mashine za MRI na spectrometers za sumaku ya nyuklia, vifaa vya satelaiti, na vile vile kwa oksijeni na hidrojeni huko Apollo. roketi.
• Kama gesi ya ajizi kwa alumini ya kulehemu na metali zingine, katika utengenezaji wa nyuzi za macho na semiconductors.
• Kuunda shinikizo katika mizinga ya mafuta ya injini za roketi, haswa zile zinazoendesha kwenye hidrojeni kioevu, kwani heliamu ya gesi tu huhifadhi hali yake ya mkusanyiko wakati hidrojeni inabaki kioevu;
• He-Ne hutumiwa kuchanganua misimbo pau kwenye kaunta za kulipia za maduka makubwa.
• Hadubini ioni ya heliamu hutoa picha bora kuliko darubini ya elektroni.
• Kwa sababu ya upenyezaji wake wa juu, gesi nzuri hutumiwa kuangalia uvujaji, kwa mfano katika mifumo ya hali ya hewa ya gari, na kuingiza haraka mifuko ya hewa inapotokea mgongano.
• Uzito wa chini unakuwezesha kujaza baluni za mapambo na heliamu. Gesi ajizi ilibadilisha hidrojeni inayolipuka katika vyombo vya anga na puto. Kwa mfano, katika hali ya hewa, puto za heliamu hutumiwa kuinua vyombo vya kupimia.
• Katika teknolojia ya cryogenic hutumika kama baridi, kwani hali ya joto ya kipengele hiki cha kemikali katika hali ya kioevu ni ya chini kabisa.
• Heliamu, ambayo sifa zake huipatia utendakazi mdogo na umumunyifu katika maji (na damu), iliyochanganywa na oksijeni, imepata matumizi katika nyimbo za kupumua kwa kazi ya kupiga mbizi ya scuba na caisson.
• Meteorite na miamba huchanganuliwa kwa maudhui ya kipengele hiki ili kubainisha umri wao.

Heliamu: mali ya kipengele

Sifa kuu za kimwili za Yeye ni kama ifuatavyo.

• Nambari ya atomiki: 2.
• Uzito wa jamaa wa atomi ya heliamu: 4.0026.
• Kiwango myeyuko: hapana.
• Kiwango cha kuchemsha: -268.9 °C.
• Uzito (1 atm, 0 °C): 0.1785 g/p.
• Hali ya oksidi: 0.

Katika vizazi vichache, puto za hewa moto zinaweza kuwa historia. Nunua puto. Iache iende na kuitazama ikipungua hadi kuwa nukta ndogo na kutoweka kwenye angavu. Kisha itaruka mbali sana na kupasuka, au itavuja polepole vipengele ambavyo ni nyepesi kuliko hewa. Njia moja au nyingine, heliamu itatoka kwenye puto na kutoka anga. Heliamu ya dunia huruka angani.

Huu ndio mustakabali wa heliamu ya ulimwengu katika miaka mia ijayo, wanasayansi wanasema. Hii ndio hatima ya gesi, ambayo ni nyepesi kuliko hewa: mvuto hauwezi kuishikilia. Ukoko wa Dunia hutoa heliamu, lakini huondoka haraka kwenye anga. Kiasi cha heliamu ndani yake kinabakia kwa kiasi cha asilimia 0.00052. Kuchimba kiasi kidogo kama hicho kutoka kwa hewa itakuwa ghali sana. Heliamu ambayo inaweza kununuliwa na kutumika hupatikana kutoka kwa hifadhi ya gesi asilia, hasa nchini Marekani.

Inapotumiwa (katika puto, MRIs, au roketi), heliamu huinuka, juu na mbali. Huku ugavi wa heliamu unavyopungua hatua kwa hatua, bei tayari zimeanza kupanda na puto zinaacha matumizi makubwa zaidi. Katika miaka mia moja, puto inaweza kuwa na thamani zaidi kuliko pete ya dhahabu. Ingawa wanasayansi walijua kuhusu uhaba wa heliamu unaokuja miongo kadhaa iliyopita, imekuwa habari katika miaka mitano iliyopita.

Kwa nini? Sababu ziko katika historia tata ya kisiasa ya heliamu.

Tumefikaje hapa?

Helios kwenye gari la jua. Nicolas Bertin

Mnamo 1868, heliamu ilionekana kwa mara ya kwanza kama mstari katika wigo wa mwanga wakati wa kupatwa kwa jua. Jina la heliamu linahusishwa na mungu wa Kigiriki Helios, ambaye aliendesha jua angani kila siku kwa gari la dhahabu. Mnamo 1895, mwanakemia wa Scotland William Ramsay aligundua gesi hii duniani. Mwaka huo huo, wanakemia wa Uswidi Per Theodor Kleve na Abram Lenglet walikusanya gesi ya kutosha kuamua nambari yake ya atomiki, 2.

Kipengele hiki kipo katika nishati ya jua kwa sababu Jua ni mpira mkubwa wa hidrojeni na heliamu. Nguvu ya uvutano ya Jua ni kubwa sana hivi kwamba katikati yake, atomi za hidrojeni (zenye protoni moja) huungana na kuwa atomi za heliamu (zenye protoni mbili). Utaratibu huu unaitwa mmenyuko wa thermonuclear na hutoa nishati ya kutosha kwa ajili yetu kuona mwanga wa jua na kuhisi joto kutoka umbali wa kilomita 150,000,000. Lakini hatupati heliamu ya jua. Gesi hii, iliyotengwa kwanza na wanasayansi, ilikuwa ni zao la kuyeyusha pitchblende (madini ya kawaida ya urani) katika asidi, mchakato ambao ni wa mionzi na wa gharama kubwa.

Mnamo 1903, mtambo wa kuchimba mafuta huko Kansas uligundua gia ya gesi inayoweza kuwaka ya kukatisha tamaa. Gesi hii ilipelekwa kwenye maabara kwa uchunguzi na ikawa heliamu 1.8% - iliyojilimbikizia zaidi kuliko ile inayopatikana katika anga. Wahandisi walianza kuchunguza gesi kutoka kwa visima vingine nchini, na kwa sababu hiyo, mwaka wa 1906, wanasayansi walitangaza hivi: “Heliamu si kitu adimu, bali ni kitu cha kawaida, na tunapaswa kutafuta matumizi kwa hifadhi zake kubwa.”

Kwa nini heliamu inafaa zaidi kwa ndege kuliko hidrojeni

Kuthibitisha kuwa dutu ya kawaida, heliamu ikawa suluhisho la asili kwa baluni za mpira na ndege, ambazo hapo awali zilijazwa na hidrojeni sawa na nyepesi lakini inayowaka. Heliamu haipatikani sana nje ya Marekani, na serikali ilitaka kudumisha faida hii. Mnamo 1925, Congress iliidhinisha Hifadhi ya Shirikisho ya Heliamu kwa ndege za kijeshi na za kibiashara, na sheria iliyopitishwa mnamo 1927 ilikataza usafirishaji wa heliamu nje ya nchi. Kama matokeo, ndege za nchi zingine, kama vile Hindenburg, ziliendelea kuwashwa na hidrojeni, ambayo ilisababisha maafa maarufu.

Hivi karibuni njia zingine za kutumia rasilimali zilipatikana. Ina kiwango cha chini cha kuchemsha cha dutu zote zinazojulikana - minus 269 digrii Celsius, hivyo katika hali yake ya kioevu heliamu ni friji bora. Kioevu kinachochemka hudumisha halijoto inayochemka mradi tu kibaki kuwa kimiminika—hakichoki zaidi. Maji hayawezi kuwa moto zaidi ya digrii mia moja, na heliamu ya kioevu haiwezi kuwa moto kuliko -269. Rasilimali ilianza kutumika kuhami arcs za kulehemu, na baadaye - katika superconductors, reactors za nyuklia na cryogenics. Siku hizi gesi hii hutumiwa mara nyingi kama kipozezi.

Tangu Mradi wa Manhattan, heliamu imetumika kutafuta uvujaji: ni gesi ajizi ambayo haifanyiki na vitu vingine na hupenya mashimo haraka sana. Inatumika kupima mionzi na katika picha za matibabu.

Joto la sumaku kwenye mashine ya kufikiria ya resonance ya sumaku hudumishwa kwa kutumia heliamu.

Hifadhi ya Shirikisho

Ingawa matumizi ya meli zilizojaa heliamu zilikoma, Hifadhi ya Shirikisho ya Helium iliendelea kuwepo na kupanuka katika nusu ya pili ya karne ya ishirini kwa sababu gesi hiyo ilikuwa muhimu kwa mahitaji ya serikali, hasa sekta ya anga na ulinzi.

Mnamo 1996, hifadhi ya Shirikisho ilifikia mita za ujazo bilioni, lakini imekoma kuwa na riba kwa serikali ya Amerika, kwa sehemu kutokana na usimamizi mbaya wa kifedha. Gazeti la The Washington Post liliandika hivi: “Mnamo 1996, usambazaji wa heliamu unaonekana kama upotevu. Meli za anga hazikuwa tena sehemu muhimu ya jeshi la anga, na, muhimu zaidi, baada ya kuwalipa wachimbaji kuchimba heliamu kutoka kwa gesi asilia, kituo hicho cha kuhifadhi kiliachwa kikidaiwa $1,400,000,000.”

Reagan na Clinton waliahidi kutatua tatizo hilo, na mwaka wa 1996 Congress ilipitisha sheria ya kubinafsisha heliamu. Kuanzia 2005, hisa inapaswa kuanza kuuzwa kwa bei maalum, badala ya thamani ya soko, na kufikia 2015 ilipangwa kukamilisha mauzo na kufunga kituo cha kuhifadhi.

Puto kwenye Gwaride la Siku ya Shukrani ya Macy

Kwa hiyo, soko likajaa mafuriko na heliamu, bei yake ilianguka kwa kasi, na matumizi, kulingana na wanamazingira, yaliongezeka kwa kasi. "Kwa sababu ya sheria hii, heliamu imekuwa nafuu sana na haichukuliwi kama rasilimali muhimu. Wanaiharibu. [...] Helium haijauzwa haraka ulivyotaka, na bei yake ya dunia iko chini sana,” mshindi wa Tuzo ya Nobel Robert Richardson alisema mwaka wa 2010.

Profesa Richardson anaamini kuwa bei ya heliamu inahitaji kuongezwa kwa mara 20-50 ili kuhimiza kuchakata tena. Kwa mfano, NASA haijaribu hata kutumia tena heliamu baada ya kusafisha matangi ya mafuta ya roketi, ambayo hupoteza gesi hii nyingi. Profesa Richardson pia anaamini kwamba puto zilizojaa heliamu ni nafuu sana. Kila moja yao inapaswa kugharimu karibu $ 100 - hii ndio thamani ya gesi iliyomo.

Richardson anaamini kwamba ikiwa viwango vya sasa vya matumizi vitaendelea, hifadhi ya ulimwengu ya heliamu itadumu karibu miaka mia moja.

Badala ya kuhimiza sekta binafsi kuzalisha heliamu, kuuza akiba kumekuwa na athari tofauti. Gesi ikawa nafuu sana hivi kwamba hakuna aliyeona hitaji au faida ya kuizalisha yeye mwenyewe. Kwa kutarajia 2015, wanasayansi walipiga kengele: ikiwa akiba itauzwa kama ilivyopangwa, haitarejeshwa tena. Marekani ambayo inazalisha takribani asilimia 70 ya heliamu yote kwenye sayari hiyo, imesalia kuwa kinara katika uzalishaji wake, hii ina maana kwamba uhaba wake nchini Marekani unaweza kusababisha matatizo duniani kote.

Mnamo 2013, Sheria ya Udhibiti wa Heliamu ya Kimkakati iliidhinishwa, ikiruhusu kupigwa mnada hadi 2021, kwa hivyo bei itakuwa karibu na bei ya soko - baada ya sehemu kubwa ya usambazaji kuuzwa kwa senti.

Heliamu leo

Hata kama mnada utatatua tatizo la bei pole pole, heliamu ni rasilimali isiyoweza kurejeshwa. Hifadhi hizo zinatarajiwa kuisha ifikapo 2020, na hata kama hii haitafanyika, sheria za sasa zinahitaji uhifadhi wa gesi hii kufungwa ifikapo 2021. Wakati huo huo, ulimwengu unatafuta sana friji mbadala, levitators na vyanzo vya heliamu.

USGS inaandika: “Mwishoni mwa mwongo huu, mitambo ya kimataifa ya uzalishaji wa heliamu inaelekea kuwa chanzo kikuu cha heliamu duniani. Ufungaji kama huo tayari umeundwa nchini Algeria na Qatar. Uchina inapanga kuchimba helium-3, ambayo kwa sasa inazalishwa tu mwezini.

Wateja wengi, wakiangalia kupanda kwa bei, walianza kutafuta njia za kuchakata heliamu. Ikitegemea juhudi hizi zinaelekea wapi, tunaweza kuchelewesha siku ambayo rundo la puto litakuwa la anasa kama vile vipando vya fedha au funguo za piano zilizo na pembe za ndovu.