楽曲「HELL:ium」とは異なります。(酸欠を除く)で最も軽い希ガス元素である。すべての元素の中で最も沸点が低く、加圧下でしか固体にならない。ヘリウムは不活性の単原子ガスとして存在する。存在量は水素に次いで宇宙で2番目に多い。占め、鉱物やミネラルウォーターの中にも溶け込んでいる。天然ガスと共に豊富に産出し、気球や小型飛行船の浮揚用ガスとして用いられたり、液体ヘリウムを超伝導用の低温素材としたり、大深度へ潜る際の呼吸ガスとして用いられている。外部リンク特徴[編集]標準状態において、ヘリウムは単原子ガスとして存在する。ヘリウムを固化するには非常に特殊な条件下に置かなければならない。元素の中で沸点が最も低く、標準圧力下では温度を下げて絶対零度になっても不確定性原理のため液体のままであり、固化するにはさらに高い圧力をかける必要がある。コントロールすることができる。ヘリウムは比熱容量が非常に高く、密度の高い蒸気となり、部屋の温度が上昇すると素早く膨張する。いう非常に低い温度と高い圧力の下でしか存在できない。だいたいこのくらいの温度以上になると、相転移を起こしてしまう。これ以下の温度ではそれぞれ立方体型の分子を作っている。ヘリウム4の2つの液体状態、ヘリウムIとヘリウムIIは、量子力学の研究(超流動現象)において重要で、物質が超伝導を帯びるような絶対零度に近い超低温で発現する。用途[編集]以下に挙げるような様々な用途に使用されている[3]。1]、ヘリウムを吸入してから発声すると、甲高い音色の奇妙な声が出る(ドナルドダック効果)。これに着目して、いわゆるパーティグッズとしても利用される。2]しており、その大半は12歳以下の子供によるものである[5]。ヘリウムに薬理作用はないが、酸素を混合していないガスの吸引による自殺に使用された例も報告されている[6]。低温工学ヘリウムは沸点、融点ともに最も低い元素であり、液体ヘリウムは他の超低温物質よりも低温となり、超伝導や低温学など、絶対零度に近い環境での研究が必要な分野で冷媒として使用されている。ヘリウム3とヘリウム4を使った希釈冷凍法がある。労働産業ヘリウムと酸素等との混合ガスはテクニカルダイビングなど、大深度潜水用の呼吸ガスとして用いられる[7][8]。ヘリウムは窒素よりも麻酔作用が少ないため、窒素中毒などの中毒症状を起こしにくい。ヘリウムは粘度が低いため、高圧下でも呼吸抵抗が小さく、身体からの排泄速度が速い[9]とされている。特定の条件下では気泡が生じやすく一旦血管内に気泡が生じた場合は消失しにくいとの報告がある[10]。欠点として熱伝導率が高いため、体温調節が難しくなり低体温症になる危険がある[11]こと、また空気と比較してはるかに高価であることがある。ヘリウムと酸素の混合ガスであるヘリオックスと、ヘリウム、酸素、窒素を混合したトライミックスがある。バルーンに吹き込む気体として採用されている。測定装置で超伝導電磁石の冷却に使われている。窒素の代わりに圧力源として使われている。ガスクロマトグラフィーなどのキャリヤーガスとしても使用される。充満ガス、タンデム加速器の超伝導ブースター[12]などに用いられている。ヘリウムの同位体の一つであるヘリウム3は核融合発電の燃料としての利用が考えられている。現在熱核融合炉で想定されている温度の領域では、トリチウム燃料の場合に比べて核融合反応が起こりにくい上、地球上で天然に採取する事はほとんど不可能である。太陽から噴出した太陽風が月面に堆積した物を採取する、木星などの木星型惑星で採取する等の方法が検討されている[要出典]。ヘリウムは分子が小さく、きわめて微小な孔にも浸入可能であるため(ヘリウムを詰めた風船が時間が経つと小さくしぼみ、浮力が落ちるのはこのためである)、配管のリーク(漏れ)を高精度で非破壊検査するのに用いられることがある(配管に気体のヘリウムを流してヘリウムリークディテクタで漏れを検知する)。前述の特徴のほか、化学的に安定で人畜に無害、また大気中にほとんど存在しないため誤検出の心配がないなど、この用途には理想的な物質であるとされている。わずかな隙間にも侵入するため、潜水艦や減圧室などヘリウムの混合ガスを使用する状態において、防水として設計された時計などの隙間にも侵入し、圧力変化によって腕時計のガラスを吹き飛ばしてしまうことがある。このため、一部のダイバーズ・ウォッチにはヘリウム・エスケープ・バルブが付いており、この機構で内部のヘリウムを自動的に外へ逃がすことができる。水素に次いで軽い気体であるため、ポンプなどを使って移動させる時に少ないエネルギーで素早く移動させる事ができる。歴史[編集]発見[編集]ヘリウム原子の存在を示す最初の証拠は、1868年8月18日に太陽の彩層部分の光を発光分光分析(英語版)した際に見つかった、波長587.49ナノメートルの黄色い輝線だった。これを発見したのは、インドのグントゥールで皆既日食を観察していたフランス人天文学者のピエール・ジャンサンだった[13]。意味する「ヘリウム」と名づけた[15][16][17]。これが地球上で初めてヘリウムの存在を示唆する証拠となった[18]。以上の希土類元素を含む閃ウラン鉱)と無機酸を反応させる実験を通じてヘリウムの分離に成功し、地球上で初めて生成した。線を発見した[14][19][20][21]。これが、ロッキャーやウィリアム・クルックスが名づけた「ヘリウム」であると同定した。実はアメリカの地球科学者ウィリアム・フランシス・ヒレブランド(英語版)がラムゼーに先立ち閃ウラン鉱標本の試験を行っている際に変わったスペクトルを見つけていたが、彼はこれを窒素のスペクトルと思い込んでいた。ヒレブランドはラムゼーに祝辞の手紙を送っている[22]。原子量を計測できる程度の量は、スウェーデンウプサラ市でペール・テオドール・クレーベとアブラハム・ラングレ(英語版)が抽出に成功した[23][24]。1907年(1903年?)にアーネスト・ラザフォードとトーマス・ロイズは、新しく見つかったガスをガラス管に詰めてスペクトルを調べようとした際に、粒子が薄いガラス壁を通り抜けることを見つけ、アルファ粒子がヘリウムの原子核であることを突き止めた。以下まで冷却し、液化に初めて成功した[25]。彼はさらに温度を下げて固体を得ようとしたが、常圧のヘリウムは三重点を持たないため、これには失敗した。ヘリウム固体化に初めて成功した[26]。1938年、ロシアのピョートル・カピッツァは絶対零度近くまで冷却したヘリウム4がほとんど粘性を持っていないことを発見し、これは超流動と呼ばれた[27]。1972年には、アメリカのダグラス・D・オシェロフ、デビッド・リー、ロバート・リチャードソンによって、絶対零度に近い温度域でヘリウム3でも同じ現象が発見された[28]。産出と利用[編集]1903年、アメリカ・カンザス州デクスター(英語版)で石油掘削のボーリングが行われたところ、不燃性のガスが湧き出た。カンザス在住の地質学者エラスムス・ハワース(英語版)がこれを収集し、ローレンス市のカンザス大学で化学者ハミルトン・キャディ(英語版)とデイヴィッド・マクファーランドの協力を得て成分解析を行った。成分は解明できなかった[29]。ヘリウムであることを突き止めた[30][31]。これによって、地球全体では希少であるヘリウムがアメリカのグレートプレーンズ地下に大量に存在しており、天然ガスの副産物として入手可能だということが判明した[32]。化石燃料とは生成の経緯が異なり、長い年月をかけてウランとトリウムが放射性崩壊することによりヘリウムができる。アメリカの主なヘリウム含有ガス田は、ほとんどがカンザス州、オクラホマ州、テキサス州西部の地域にある[33]。リチャード・スレルホール卿(英語版)の助言を受けて、アメリカ海軍は3基の実験的な小規模ヘリウム製造設備に投資をした。これは、空気よりも軽く不燃性のガスを阻塞気球に使う目的があった。低温によるガスの液化法からそれほど改良されなかったが、生産は続けられた。それに加えアーク溶接用の需要が拡大した。ヘリウム質量分析計(英語版)も原子爆弾を製造するマンハッタン計画で用いられた[35]。ヘリウムモニュメント。1968年、ヘリウム発見100周年を記念してテキサス州アマリロに造られた。1925年、テキサス州アマリロでアメリカ合衆国連邦政府は「ヘリウム国家備蓄(英語版)」を開始した。これは、民間の商用や戦時の軍用目的の飛行船へ供給体制を備えることを目的とした「連邦によるヘリウムの国家戦略的備蓄」である[14]。アメリカ軍はドイツへのヘリウム輸出を制限したが、これが水素を用いざるをえなくなったヒンデンブルク号の爆発事故の遠因となった。大戦後にヘリウム需要は縮小したが、1950年代に入ると、宇宙開発競争や冷戦を背景としたロケットエンジンの推進剤用などへ酸素や水素の冷却用として、ヘリウムの用途は広がった。1965年、アメリカのヘリウム消費量は戦時中の最大量の8倍にもなった[36]。パイプラインでテキサス州アマリロ近郊のクリフサイドにある国家備蓄基地へ集約した[33]。これらのヘリウム-窒素混合ガスはクリフサイド周辺のガス田に再注入され、純度向上と貯蔵を両立させた[37]。採決して、2005年までに備蓄ヘリウムをすべて販売することを内務省に命じた[33][39]。備蓄分の売り切りは2015年と予想される[33]。ヘリウムが溶接用に少々製造された。まで商用生産が実現した[40]。工業用ヘリウムの需要は急増している。その他にはカナダ、ポーランド、ロシア等でも生産された。新工場が稼動を開始した。まで増加したが[41]、2004年から2006年にかけてカタールのラス・ラファンとアルジェリアのスキクダでそれぞれ新工場の建設が行われた。%、スキクダは未稼働の状態にある。アルジェリアはスキクダでの生産が始まれば、世界2位の供給国となる[42]。その一方で、世界的なヘリウム需要は価格とともに上昇し[43]、2007年の消費量は2002年比倍増となった[44]。需給バランスの変動により、将来は深刻なヘリウム不足と価格高騰が予測される[45][46]。2012年には、世界的なヘリウム供給不足が発生した。原因は、アメリカでの設備トラブル、新興国での需要増などが考えられている[47][48][49]。このため、東京ディズニーリゾートでは2012年11月21日からパーク内でのヘリウム風船の販売を休止した[50]。2013年12月、カタールのラスガスが世界最大級の年産3,680万立方メートルの生産設備を稼動させた[51]。日本は全量を輸入に頼っているが、財務省の貿易統計では近年の日本の輸入量は年間2,000トン前後。2012年、2013年にはアメリカの生産減で品不足となったが、これを補うためにカタールほかからの輸入が増えている。あったが、2014年に入りカタールのシェアが急増している[52]。タンザニアで大規模なヘリウムガス田が発見されたと報道された[53][54]。天然に存在するヘリウムの同位体には、陽子2つと中性子1つからなるヘリウム3と、陽子2つと中性子2つからなるヘリウム4の2種類がある。ヘリウム3は、地球の大気中においてはヘリウム4に対して100万分の1の量しか存在しないため[55]、原子炉で生成されたものが利用される。原子炉内でリチウム6に中性子を照射すると三重水素とヘリウム4ができ、この三重水素がベータ崩壊(半減期12.5年)してヘリウム3となる。そのほか、人工的に作られた同位体としては、ヘリウム6、ヘリウム8、ヘリウム10などがある。ヘリウムの同位体を用いた地球化学的な応用は大きく分けて2つある。ヘリウム3をトレーサーとして用い、地球物質の循環を探ることである。放射年代測定)である。共鳴の起こる波長(喉頭腔の大きさに依存)を一定とすると、周波数はその媒質を伝わる波の速さに比例する。2015年1月には12歳の児童がテレビ番組の収録中にこのガスを一気に吸引したことによって意識不明となり、このようなケースでは日本で初めて「脳空気塞栓症」と診断された事故が起きている(後に回復した)。juniorの星くず商事も参照されたい。2008年7月27日閲覧。2008年7月20日閲覧。2008年7月20日閲覧。2008年7月27日閲覧。2008年7月22日閲覧。2008年7月20日閲覧。2008年7月20日閲覧。2010年6月5日閲覧。2008年7月20日閲覧。2008年7月27日閲覧。2008年7月20日閲覧。2008年7月20日閲覧。2008年7月20日閲覧。2008年7月20日閲覧。2008年7月20日閲覧。2008年7月20日閲覧。2008年8月4日閲覧。2014年11月12日閲覧。0-19-850340-7関連項目[編集]ウィキメディア・コモンズには、ヘリウムに関連するカテゴリがあります。(日時は個人設定で未設定ならばUTC)。表示-継承ライセンスの下で利用可能です。追加の条件が適用される場合があります。詳細は利用規約を参照してください。開発者Cookieに関する声明モバイルビュ。