Lò phản ứng hạt nhân cần Helium để làm mát

8 siêu ứng dụng công nghệ cao của helium

Không chỉ các kim loại trên trái đất là những yếu tố quý hiếm cần thiết đối với công nghệ hiện đại. Helium, một loại khí nhẹ, cũng đóng vai trò trong việc cung cấp cho các tàu con thoi, các thiết bị điện tử hiện đại và các lò phản ứng hạt nhân thế hệ tiếp theo.

  1. Máy gia tốc hạt

Theo một báo cáo điều tra địa chất Hoa Kỳ, gần một phần ba hêli ở Mỹ đã sử dụng trong công nghệ siêu lạnh, nghiên cứu về nhiệt độ rất thấp và các hiệu ứng của nó. Helium là chất làm lạnh ổn định, có khả năng làm mát mọi thứ xuống một phần nghìn độ Kelvin, hoặc nhỏ hơn 450 độ Fahrenheit (trừ 267 độ Celsius). Không có chất làm mát khác có trên Trái đất có thể so sánh được với nó.

Helium lỏng làm lạnh các thiết bị siêu dẫn trong máy gia tốc hạt, họ sử dụng một lượng lớn heli. Tuy nhiên, khi máy gia tốc chứa đầy helium, nó có thể liên tục sử dụng lại chất làm lạnh, vì vậy các nhà nghiên cứu chỉ cần bổ sung nguồn cung cấp cho số lượng nhỏ rò rỉ và bay hơi ra khỏi máy gia tốc mỗi năm.

  1. Siêu nam châm và nghiên cứu tế bào não

Các phòng thí nghiệm sử dụng helium lỏng để làm mát các thiết bị chỉ hoạt động ở nhiệt độ siêu thấp. Các thiết bị đo từ trường rất nhỏ để nghiên cứu tế bào não cần helium lỏng, ví dụ như các nam châm mạnh nhất thế giới. Nitơ lỏng có thể làm việc như một sự thay thế trong một số trường hợp, nhưng nó không đạt được nhiệt độ thấp như helium lỏng.

  1. Thiết bị kỹ thuật số

Helium cũng quan trọng đối với việc sử dụng Internet. Một phương pháp tạo ra chất bán dẫn, xuất hiện trong hầu hết các thiết bị điện tử hiện nay, đòi hỏi phải có helium lỏng để làm mát các nam châm được sử dụng trong quá trình sản xuất. Trong khi đó, cáp sợi quang mang lại truy cập Internet và truyền hình cáp cho nhà của người dân cần được thực hiện trong một bầu không khí toàn helium để tránh bong bóng không bị mắc kẹt bên trong.

  1. Quân đội và quốc phòng

Theo Ủy ban Nghiên cứu Quốc gia Hoa kỳ, máy dò của tàu ngầm Mỹ sử dụng helium lỏng để làm sạch các tín hiệu ồn ào, và Không lực Hoa Kỳ sử dụng helium trong các thí nghiệm về chất siêu dẫn như một nguồn năng lượng. Helium lỏng cũng quan trọng như là một điểm tham chiếu cho tên lửa dẫn đường nhiệt.

  1. Tàu vũ trụ

Những chiếc tàu con thoi vũ trụ sử dụng nhiên liệu hydrooxy, không phải helium, để làm nhiên liệu. Nhưng họ vẫn cần helium lỏng để dọn sạch thùng nhiên liệu. Bởi vì các thùng chứa quá lạnh, các chất lỏng khác sẽ đóng băng và làm tắc nghẽn các đường ống. Các vật liệu khác cũng có thể phản ứng với oxy kéo dài trong bể và nổ, nhưng heli là trơ và sẽ không cháy.

  1. Khí cầu

Ngành công nghiệp khí cầu bên trong thực sự sử dụng “một lượng đáng kể hêli”, nhưng chúng không phải là những quả bong bóng duy nhất trên thế giới. Khí cầu bay, khí cầu nghiên cứu và bóng thám không quân sự đều sử dụng helium. Mỹ hiện đang phát triển một quả bong bóng chứa helium gọi là JLENS để điều tra bầu trời của về tên lửa hành trình.

  1. MRIs

Các máy tạo hình cộng hưởng từ yêu cầu helium lỏng để làm mát nam châm siêu dẫn cung cấp từ trường của chúng. Các bác sĩ sử dụng MRI để chẩn đoán ung thư, khối u, đột qu,, tổn thương tim và bệnh não, trong khi các nhà nghiên cứu sử dụng chúng để thực hiện các thí nghiệm về hóa học, sinh học và y khoa. Các máy móc mới hơn sử dụng lượng helium ít hơn đáng kể, nhưng phát triển một nam châm không cần bất kỳ helium lỏng nào sẽ mất ít nhất 5 năm và có thể không xảy ra.

  1. Các lò phản ứng hạt nhân

Thế hệ tiếp theo của các nhà máy điện hạt nhân có thể cần helium làm chất làm nguội. Các nghiên cứu đang hướng về việc để tạo ra lò phản ứng nhiệt độ cao (700-900 độ Celsius, hoặc 1.292 độ đến 1.742 độ Fahrenheit) và các lò phản ứng nhiệt độ cao (hơn 1.000 độ Celsius, hay 1.832 độ Fahrenheit) sẽ an toàn hơn, giá cả phải chăng và nhanh hơn để xây dựng hơn lò phản ứng hiện tại. Các nhà khoa học cho biết các nhà nghiên cứu không chắc chắn sẽ sử dụng bao nhiêu helium cho một lò phản ứng