Przez terrorystów zaczyna brakować helu-3

Hel-3 to lżejszy o jeden neutron izotop normalnego helu, dzięki swoim właściwościom wykorzystywany w eksperymentach fizycznych i badaniach medycznych.

Po spektakularnym ataku terrorystycznym z 11 września 2001 roku przemysł zapewnienia poczucia bezpieczeństwa obywatelom Stanów Zjednoczonych ruszył pełną parą. Jak się teraz okazuje, jednym z efektów ubocznych jest drastyczny brak na rynku helu-3, mocno doskwierający naukowcom.

Hel-3 umożliwia chłodzenie eksperymentów naukowych do temperatur poniżej 1 Kelwina, niecały stopień powyżej zera absolutnego, podczas gdy jego cięższy kuzyn, znany z baloników na imprezach, w stanie ciekłym jest w stanie zejść do temperatury zaledwie 1,8 K. Dla nadprzewodnikowych magnesów w Wielkim Zderzaczu Hadronów w CERN jest to wystarczające, ale już dla bardziej egzotycznych eksperymentów przeprowadzanych przez naukowców w Genewie (oraz na całym świecie) jest to zdecydowanie zbyt gorąco. Izotop ten jest wykorzystywany również w nowym rodzaju medycznego obrazowania płuc, które przyczyniło się do gigantycznego rozwoju wiedzy o fizjologii i patologii płuc w ciągu ostatnich paru lat, jak twierdzi dr Jason Woods, profesor radiologii z Uniwersytetu Waszyngtona.

Problem polega na tym, że hel-3 jest wykorzystywany również przez wykrywacze neutronów. Po 11 września agencje rządowe odpowiedzialne za bezpieczeństwo Stanów (a jest ich legion) ruszyły masowo wykupywać wykrywacze neutronów, pilnujące aby terroryści nie przywieźli do Stanów głowicy jądrowej. A w każdym razie nie przez jedno z miejsc, gdzie zainstalowany jest taki wykrywacz materiałów rozszczepialnych - terroryści nadal spokojnie mogą zdetonować głowicę w porcie przed wyładowaniem jej na ląd, lub w samolocie zmierzającym do lądowania, co powinno być wystarczająco skutecznym aktem terroru. Pomimo tego dość oczywistego faktu, w latach 2005 do 2009 wykrywacze materiałów rozszczepialnych pochłonęły 80 procent helu-3 wykorzystywanego w Stanach Zjednoczonych.

Do tego dochodzi drugi istotny czynnik - źródłem helu-3 są głowice termojądrowe, a dokładniej, rozpad beta trytu (radioaktywnego izotopu wodoru). Tryt w głowicach trzeba wymieniać co 5 lat, jednak Stany mają teraz coraz mniej głowic termojądrowych, stąd też amerykańska rezerwa helu-3, która w 2001 miała ponad 200 tys. litrów skurczyła się do poniżej 50 tys. litrów. Światowe zapotrzebowanie na hel-3 w tym roku to około 40 tys. litrów, jednak Amerykanie wyprodukują zaledwie 12 tys. Priorytet będą miały programy badań medycznych (w tym roku otrzymają około 1800 litrów), a zaraz za nimi w kolejce ustawiły się wykrywacze neutronów, chroniące granic USA przed złowrogim widmem jądrowego terroryzmu.

O ile badacze w USA jakoś sobie radzą, o tyle wpływ na naukowców z reszty świata jest dużo gorszy. Rosja przestała sprzedawać He-3 na rynku międzynarodowym w roku 2008 i od tej pory cały świat musi polegać na dostawach z USA. W wyniku tego w tym roku firma Leiden Cryogenics, produkująca urządzenia chłodzące dla fizyki niskich temperatur zapłaciła za 1 litr helu-3 ponad 20 razy tyle co w zeszłym roku - 2150 dolarów, gdy w 2009 kosztował on zaledwie 100 dolarów.

Jedynym sensownym rozwiązaniem wydaje się opracowanie innej technologii wykrywaczy neutronów, które zużywają najwięcej He-3. Grupa inżynierów z Centrum Mikro- i Nanotechnologii Lawrence Livermore National Laboratory pracuje nad stworzeniem czujników z krzemu i boru, które mogły by zastąpić tradycyjne czujniki z rurkami wypełnionymi helem-3. Natomiast dla długoterminowego zapewnienia zapasu helu-3, rząd Stanów planuje uzyskiwanie izotopu ze strategicznych rezerw helu-4, gdzie znajdują się miliardy litrów helu.

Niestety, według National Research Council (Krajowej Rady Badań), również rezerwa helu-4 jest na najlepszej drodze do wyczerpania się w ciągu najbliższych 40 lat. Większa liczba reaktorów jądrowych na ciężką wodę umożliwiłaby produkcję trytu, ale ta opcja z kolei jest delikatna dyplomatycznie, no i wymaga sporo czasu.

[via IEEE Spectrum]

Leszek Karlik