天然ガスから産出される作り方や製造などMRIなどに使用されるヘリウムの基礎知識について。

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ヘリウムの基礎知識

ヘリウムとは…

ヘリウムは、空気中に極わずかに含まれている無色無臭の気体で、最も軽い希ガス元素です。沸点は-268.9℃とあらゆる物質の中で最も低く、加圧下でのみ固体になります。
現在、採算に合うコストでヘリウムを採取できるのが、「米国」「アルジェリア」「カタール」「ロシア」「ポーランド」の5カ国に限られている、とても貴重な資源です。

ヘリウムには他の物質には見られない性質があり、特に「融点が絶対零度(-273℃)に近い」という特徴から、化学や医療といった様々な分野で利用されています。ヘリウムは、人工的に作ることができない天然資源であるため、需要が増す一方で資源の枯渇という大きな問題を抱えています。

特徴

  • あらゆる物質の中で最も沸点が低い
  • 無味・無臭・無色で非常に軽い
  • 分子が水素に次いで2番目に小さい
  • 他の元素と反応せず、可燃性も毒性もない

ヘリウムの産出方法

ヘリウムは空気中にも存在しますが、その比率は0.001%にも満たないほど極微量です。さらに、液化する温度が-273℃付近とほぼ絶対零度であることから、空気を冷却し液化分離することが難しく、経済効率が悪いため商業生産は行われておりません。

現在主流となっているのが、採取した天然ガスからヘリウムを分離する方法です。天然ガスの主成分はメタンですが、稀にヘリウムを0.5~1%程度含んでいるガスが採取されます。ヘリウムは、この副産物として採取されており、採取した天然ガスはこのほかメタンや硫化水素、炭酸ガス、水分などに分離されます。そして、低温を利用して窒素などの不純物を除き、100%に近いヘリウムに生成した後、ヘリウム液化機にかけ液化ヘリウムを作る方法が、商業ベースで行われています。

現時点で液化分離方式により採算が見込めるヘリウムの含有量は、最低でも 0.2~0.3%といわれています。また、近年採掘が盛んなシェールガス田やメタンハイドレートからは、ヘリウムは採取できていません。