АГУ перерабатывает исследования

Извините, что лопнул ваш пузырь, но во всем мире гелия не хватает. Этот газ легче воздуха известен тем, что заставляет воздушные шары плавать, но у него есть много других важных применений, включая медицинскую визуализацию, изготовление микрочипов и испытания ракет.

Чтобы максимально эффективно использовать свои запасы, Университет штата Аризона оснастил свой Центр магнитно-резонансных исследований устойчивой системой, которая перерабатывает гелий, который он использует для исследований. Там ученые работают над пониманием таких вопросов, как рак, восприятие боли и разлагаемый пластик.

На протяжении почти столетия США были крупнейшим в мире поставщиком гелия. Хотя наша гелиевая промышленность исторически находилась в ведении федерального правительства, сейчас она переходит в частную отрасль. Из-за этого перехода и закрытия Федерального резерва гелия производство гелия в США сократилось. Теперь этот критически важный газ все чаще поступает из других стран, таких как Катар, Россия и Алжир, но цена и поставки не являются стабильными из-за нестабильности в стране. эти регионы.

Гелий — это невозобновляемый ресурс, который образуется глубоко под землей в результате распада радиоактивных материалов, таких как уран. Гелий постепенно поднимается пузырьками вверх, и хотя большая его часть покидает поверхность планеты, небольшая его часть оказывается в ловушке под плотными каменными куполами под землей, откуда люди могут его извлечь.

Ограниченное количество гелия на Земле постоянно сокращается, отчасти потому, что газообразный гелий чрезвычайно трудно закупорить. Его структура настолько мала, что для его хранения нужны специальные контейнеры.

Вспомните праздничные воздушные шары, которые мы наполняем смесью гелия и других газов. Через несколько дней воздушные шары оказываются на полу, хотя кажутся еще полными воздуха. Это потому, что весь гелий вытек, оставив после себя только остальные газы.

Как только гелий попадает в воздух, он проходит через атмосферу Земли и попадает в космическое пространство, навсегда покидая планету.

Несмотря на то, что гелий ассоциируется с праздничным декором и забавными голосами бурундуков, у него есть и серьезная сторона. Его небольшой размер делает его идеальным для проверки утечек в ракетах и ​​газопроводах. Он не воспламеняется, что делает его безопасным выбором для производственных предприятий, которым приходится создавать микрочипы в стерильной камере, наполненной газом. И он может существовать в жидкой форме при абсолютном нуле (около минус 460 градусов по Фаренгейту), самой низкой возможной температуре.

Его способность оставаться очень холодным делает гелий критически важным для аппаратов магнитно-резонансной томографии. Эти аппараты МРТ, известные тем, что проводят детальное медицинское сканирование, работают на сверхпроводящих магнитах. Для правильной работы эти специальные электромагниты необходимо хранить очень холодными, и они выходят из строя, если их температура превышает определенную температуру.

Машины для переработки гелия в центре, в том числе специальный транспортный резервуар на переднем плане и очиститель, ожижитель и компрессор на заднем плане. Центр надеется восстановить и переработать не менее 85% производимого гелия. Фотография Энди ДеЛайла / ASU.

Исследовательский центр магнитного резонанса АГУ в своей работе использует МРТ и спектроскопию ядерного магнитного резонанса — как МРТ для атомов, делая гелий ключевым ресурсом.

Чтобы максимально эффективно использовать свои запасы, центр, один из основных исследовательских центров АГУ, установил систему восстановления гелия, специально разработанную для его оборудования и потребностей.

Внутри сверхпроводящих магнитов жидкий гелиевый теплоноситель постепенно превращается в газ, который улавливается и транспортируется по сети специально загерметизированных медных труб, которые придают лаборатории вид перегонного завода. Газ собирается в гигантские мешки, каждый из которых может вместить до 16 000 литров. После заполнения газ в мешках сжимается и хранится в резервуарах среднего давления. Из резервуаров гелий отправляется в очиститель, который удаляет водяной пар, кислород или азот перед преобразованием в жидкость, в результате чего в лаборатории остается чистый жидкий гелий, готовый к повторному использованию.

В каждом из мешков для сбора гелия ASU емкостью 16 000 литров содержится достаточно газа, чтобы заполнить около 1135 воздушных шаров для вечеринок.