بحران سیاسی جاری که قطر باآن مواجه است شکنندگی عرضه گاز هلیوم جهانی را تحت تاثیر قرارداده است که کشورهای خلیج فارس تولید کننده اصلی آن هستند. ریچاردکلارک در این مقاله تجزیه و تحلیل اخبار منحصر به فرد آسیب پذیریهای ژئوپولیتیک و اقتصادی زنجیره تامین گاز هلیوم را بررسی میکند و توضیح میدهد که چگونه پیشرفتهای تکنولوژیکی میتواند این مشکلات را از گذشته برطرف سازد. برای نمونه سه و هشت دهم میلیاردتن مواد مورد نیازبرای ما وجود دارد. اتمسفر زمین حاوی گازهلیوم با غلظت پنج و بیست و دو صدم پی پی ام وی است و تا آنجاکه میتوان گفت درتعادل است  نشانه هایی ازانتشارگاز هلیوم انسانی وجود ندارد ومیزان هلیوم تولیدشده ازفروپاشی رادیواکتیو درپوسته زمین به نظر میرسد. جریان یونهای گازهلیوم از اتمسفر به فضا را تعادل میدهد. بنابراین با تمام این باید نگرانی درمورد منابع گاز هلیوم داشته باشیم؟ متاسفانه پاسخ  "احتمالا" است. هلیوم مورد استفاده درآزمایشگاه ها، بیمارستان ها و تاسیسات نیمه رسانایی درسرتاسرجهان ازطریق یک زنجیره فرسایشی باعث افزایش گاز هلیوم در جو شده است. بخش های مختلف این زنجیره ای به چندین روش آسیب پذیرهستند.

 سهمیه تولید گاز هلیوم قطر در جهان

یکی از تولید کنند گان مهم گاز هلیوم قطر می باشداین تولید کننده ی کوچک خلیج بیش از بیست و پنج درصد کل گاز هلیوم جهان راتولید میکند اما دراوایل ماه جاری اختلاف با همسایگانش به این معنا بود که نمیتوانست آن را صادر کند. اگر این اختلافات سیاسی حل نشده است ونشانه ها دلگرم کننده نیستند. از نشانه های ان این است که تمامی ازمایشگاها نیاز به ازمایش فیزیکی با دمای پایین دارند و دیگر مصرف کنندگان اساسی گاز هلیوم در اروپا و اسیا شرقی می توانند دچار مشکل اساسی شوند.و هیچکس نمیخواهد در این وضعیت بحرانی سیاسی قرار بگیرد .اماکاربران علمی یا پزشکی میتوانند به شدت تحت تاثیر قرار بگیرند به خصوص تا زمانی که دیگر تولید کنندگان گاز هلیوم تولیدات خود را  افزایش نداده اند این کمبود گاز هلیوم این اجازه را به صورت قرار داد به دیگر تولید کنندگان قرار خواهد داد.درخلال آخرین خرابی بزرگ گاز هلیوم درسال دوهزار و سیزده  برخی از امکانات  تقریبا نصف یا بیشتر کاهش یافته است. برای کمک به درک این وضعیت باید بدانید چگونه گاز هلیوم تولید میشود و چگونه بازار برای آن توسعه می یابد. همانطور که قبلا اشاره شد گاز هلیوم در جو زمین فراوان است اما اگر ما مجبور بودیم آنرا از جو استخراج کنیم همانطور که میدانیم به علت هزینه های مربوط به پول وانرژی مقرون به صرفه نخواهد بود. خوشبختانه برای فیزیکدانان –وهمچنین بیماران در اسکنرهای ام آر ای، مهندسان هوافضا گاز هلیوم برای سوخت رادیکال هیدروژن استفاده میشود، سرور های بزرگ دنیا هارد دیسکهای خود  را برای افزایش ظرفیت ذخیره سازی پر ازگازهلیوم می کنند وبسیاری دیگر.  برخی ازلایه های زیرین در پوسته زمین حاوی مقدارغول آسایی ازگازطبیعی نیتروژن و گاز هلیوم است که همه انتظار دارند که توسط زمین شناسان یافت شوند. مسئله مهم این است که گازهلیوم سیلندی ازگازهای صنعتی است. اگرچه این تکنولوژی به طورجدی به فناوری قرن بیست ویکم برمیگردد مارک میودونیک دانشمند مواد گاز هلیوم را "یک عنصرفوقالعاده" دریک برنامه تلویزیونی بی بی سی دوهزارو هفده نامید. بااین حال  معمولاآن را نادیده گرفته بیهوده هدر میرود. به طور خلاصه  تصمیم برای بازیافت و پاک کردن گازهلیوم از یک میدان گاز خاص به طور کامل بستگی به قیمت گازطبیعی اندازه میدان وغلظت گاز هلیوم در داخل آن دارد.

تامین گاز هلیوم بر ای سفینه های فضایی و راکت ها

یک قرن پیش  گازهلیوم یک فنآوری پیشرفته نظامی بود  جایگزینی بالقوه برای هیدروژن قابل اشتعال درکشتی های هوایی بود. دولت ایالات متحده شروع به یافت گاز هلیوم مفید و سودمند کرد. که در میدان ها ی گازی خاص در سراسر دشت های بزرگ وجود دارد به ویژه در تگزاس.موشک های ساترون که فضانوردان را در ماه جولای هزارو نهصد ونود و شش به سوی ماه فرستاد. حدود شصدو پنج تن گازهلیوم برای تمیز کردن مخازن و خطوط کرایژنیک استفاده می شود و سوخت هیدروژن مایع موتور را به حرکت در میاورد. در ان زمان تنها منبع مهم دیگر گاز هلیوم در روسیه بود. بنابراین گاز هلیوم تبدیل به یک گاز سرد جنگ شد که توسط هر دو طرف مورد ارزیابی قرارگرفت. بااین حال به طورمستقیم مسابقه فضایی نیز منجر به توسعه وپالایش تکنولوژیک ریوژنزدر دمای پایین شد و این امکانات جدید را برای گاز هلیوم فراهم کرد. درحالی که مخالفان جنگ سرد فضانوردان را فرستادند  گاز طبیعی در مقیاس صنعتی برای صادرات به طورعمده به ژاپن درتانکرهای مخصوص گاز مایع ذخیره سازی شد. ازاولین کارخانه گاز مایع طبیعی درارزیو الجزایرساخته شد وموفقیت غیرمنتظره دست یافت. اگرچه میدان گازسوزبزرگ الجزایرفقط هفده صدم درصد گاز هلیوم دارد. اما مقامات شرکت آرزیو گاز مایع متوجه شدند که باقیمانده غیر تراکم گازخالص ازمخزن اصلی حدود پنجاه درصد گازهلیوم است. درابتدا این گاز به سادگی تخلیه شد اما ازطریق مذاکرات یک تیم ازشرکت ایر پروداکت مطمئن الجزایری به تشکیل یک شرکت مشترک برای ساخت یک پالایشگاه گاز هلیوم وگازمایع ان تشکیل شد. توسعه این کارخانه باعث شده است که گاز هلیوم مایع خالص را مخازن ویژه فوقالعاده عایق بندی شده به ژاپن اروپا و فراترازآن صادرکند. قبلا تقریبا تمام گاز هلیوم اروپا از ایالات متحده می امد. نخستین حمل گازهلیوم درسال هزارو نهصد و نود ارزیو را ترک کرد وازآن زمان ایده بازیافت گاز هلیوم درحین مایع سازی گازطبیعی درحالیکه بازار گاز مایع گسترش یافته ادامه داشته است. گاز هلیوم درحال حاضربه طورمرتب ازکارخانه های گاز  مایع درالجزایر استرالیا و البته قطر بازیابی می شود. جایی که پروژه ای به نام گاز هلیوم 3 به دنبال افزایش سهم کشور در بازارجهانی گازهلیوم از 25 درصد به بیش از یک سوم و اتمام یک سوم هلیوم مایع در اوایل سال دوهزارو هجده افزایش می یابد.

اخرین امیدواری ها برای تامین گاز هلیوم بیشتر

حداقل این طرح پیش ازآن بود که همسایگان قطر تحریم هایی علیه آن اعمال کنند. به طرز عجیب وغریب تاآن لحظه بازار گاز هلیوم ساز یک دوره تنش فوق العاده ای که توسط قانون خصوصی سازی گاز هلیوم آمریکا درسال هزارو نهصدو نود شش به وجود آمد به نوعی تعادل بازگشت. تنها هدف این اقدام فروش گاز هلیوم آمریکا بود وبه این ترتیب هزینه های ایجاد و نگهداری انبار گاز هلیوم کشور بهبود یافت. در یک ضربه  دولت ایالات متحده به طور موثر باعث شد که بزرگترین بازیکن دربازار قیمت جهانی باشد. بسیاری از پالایشگاه های کوچکتراز بین رفته و قادر به رقابت دربرابرهجوم گاز هلیوم که ازمیدان کلایفسد خارج میشوند رقابت میکنند. تاسال دو هزارو سیصد قانون کار انجام شد و برنامه های برای قطع تولید در کلایفسد به درستی ساخته شده بود. تنها سخنرانی بزرگ کنگره آمریکا را متقاعد کرد که عرضه گاز هلیوم درجهان را دریک تنش خاموش نکنند و درآخرین لحظه قانون گاز هلیوم نظارت درسال دوهزارو سیزده مانع از توقف کامل شد. دربعضی موارد این یک فراخوانی بیداری برای صنعت بود. امروزه در جهان حدود بیست پالاینده قابل توجه گاز هلیوم وجود دارد. باوجودی که تنهاچند درصد ازعرضه جهانی درتگزاس به فروش میرسد و میدان گاز کلیفساید تا سال بیست هزار و بیست و یک کاهش مییابد. ایالات متحده هنوز هم قیمت را به طور موثر تنظیم میکند. این بسیار رضایت بخش نیست اما هیچکس تا به حال با ایده بهتر برای قیمت گاز هلیوم قیمت نگرفته است. امیدوارم نبود قطر از این بازار موقت باشد. اما به نظر میرسد هر دو طرف در داد و ستد در مسیر طولانی هستند و ایالات متحده که مدت ها به عنوان واسطه در منطقه عملکرده است  دوام میآورد. حتی اگر اختلاف در عرض چند هفته حل شود اثرات ضربه زدن قابل توجه خواهد بود. قطر هم چنان به حمل ونقل  گاز مایعات به مشتریان از طریق حامل هایی که در مکانهای ویژه در نزدیکی شهر صنعتی ریزلافان در انتهای شمالی ساحل مینشیند حمل میکند. با این حال واردات وصادرات کانتینر قطر از جمله مخازن گاز هلیوم گریز از مرکز معمولا از طریق عربستان سعودی و به بندر اصلی جبل علی در امارات متحده عربی امارات متحده عربی ارسال میشود. تصمیم امارات متحده عربی وعربستان سعودی با مصر و بحرین برای اعمال تحریم ها به این معنی بود که این مسیر دیگر باز نیست.

کانتینر های داغ گاز هلیوم

با قطع شدن صادرات دو تولید کننده ی گاز هلیوم موجود در ریز لافان و خاموش سیستم استخراج انها راه اندازی دوباره ی ان ها زمان خواهد برد. حرارت در کانتینر ها افزایش خواهد یافت و انها را دمد خواهد کرد ترمیم انها در دمای پایین زمان بر خواهد بود .  در پاسخ به این بحران تامین کنندگان گاز هلیوم دراروپا وشرق آسیا شروع کردن ذخیره سازی خود را ازگاز هلیوم خالص کاهش دهند.اگر این ذخایر تمام شوند  بحران سیاسی شروع میشود و در آن زمان مدیران علمی در یک تنگنا قرار خواهند گرفت. اغلب آزمایشات فیزیک درمقیاس بزرگ نیازمند حداقل مقداری گازهلیوم درطولانی مدت است که آنها میتوانند به مدت یک یا دوهفته به ان ها دست پیدا کنندامابه زودی می پرسند که مدت زمان این تحریم در قطرچه مقدار خواهد بود؟ هزينه هاي دستيابي به يک مرکز علمي يا پزشکي بدون وجود گازهليوم به مراتب بيشترازهزينه هاي گاز هليوم است.

راه حل های  بحران سیاسی گاز هلیوم

صرف نظرازآنچه که درقطراتفاق میافتد بی ثباتی کلی  بازار گاز هلیوم به این معنی است که نگرانی درمورد گاز هلیوم به طورقابل توجهی تبدیل به عادت شده است حتی اگر ذخایرزمینی نشانه ای از رسیدن به تولید  "اوج گاز هلیوم" نباشد. برخی ازکاربران با راه حل های خلاقانه عکس العمل نشان داده اند. اخیرادرآزمایشگاه سیستم های تولید راترفورداپلتون انگلستان هزینه عرضه گازهلیوم راکاهش میدهند سیستم راترفورداپلتون انگلستان برای مدت دوسال بایدهزینه عرضه گاز هلیوم پرداخت کند. یکی دیگر از استراتژیهای مفید برای پشتیبانی از تولیدکنندگان ام ار ای دربازیابی گازهلیوم مایع درهنگام انهدام ماشین آلات قدیمی است. به حداقل رساندن نشت ها نیزمخصوصا برای کاربردهای فیوژن انرژی بسیارمهم است. با این حال اگر همجوشی تبدیل شود به یک منبع انرژی قابل اعتماد از نظر فنی وشاید اقتصادی مهندسان مجبورند اطمینان حاصل کنند که روند کاهش میزان نشتی هرساله 3 درصد به اصطلاح" میزان یادگیری نشت  دراتحادیه اروپا و دیگرنقاط جهان به دست آمده درای تی ای ار ودر دمو نخستین نیروگاه فیوژن تکرارشده است. بااین حال چالش واقعی این است که جامعه خود را ازعرضه گاز هلیوم فراوان اما متناوب جدا کند.تقسیم نیازها  برای قابلیت اطمینان سیستمهای بالا  فشرده سازی موجودی کم گاز هلیوم و در سیستم های فضایی برای حداقل وزن و نیازهای برق جامعه را در جهت فنآوری های جایگزین مانند کرایژنیک سوق دهد. این موتور های دیزلی با دقت بالا میتوانند دما یبسیار پایین را بدون نیاز به پر کردن مجدد مایع گاز هلیوم تولید کنند و کارایی و قابلیت اطمینان آنهابه طور مداوم بهبود می یابد. بنابراین مقدار  قدرت  گازهلیوم خنک کننده درهروات به طورچشمگیری کاهش می یابد گازهلیوم هنوزیک گازخنک کننده است  میزان موجودی ومیزان نشت سیستم های جدید میتواند ازلحاظ اقتصادی ازطریق بازیابی گاز هلیوم ازاتمسفر به دست اید. عرضه گازهلیوم وجوامع کاربر گاز هلیوم درحال حاضر برای یک قرن ابداع شده است و این نشان از کاهش نیست. این دومسئله گاز هلیوم اهمیت و نگرانی در مورد عرضه گاز هلیوم را نشان می دهد. مسئله اصلی این است که یک بار دیگر در واقع تولید کنندگان اصلی گاز هلیوم دست به نوآوری بزنند.