中東における戦争は、世界のヘリウム供給を混乱させている。Qatarは世界のヘリウムの約3分の1を生産しているが、ガスインフラへの攻撃により生産が停止を余儀なくされている。

それと同時に、Iranは世界で最も交通量の多い海上輸送路のひとつであり、Qatarが天然ガスとヘリウムを輸出するホルムズ海峡を封鎖している。世界のヘリウムの30%を失うことは、科学・医療・産業に深刻な影響をもたらしかねない。

ヘリウムは、MRI(磁気共鳴画像法)スキャナーに使用される超電導磁石の冷却に用いられる。MRIスキャナーは、人体組織の高解像度3D画像によって疾患の診断を助けるものである。

超電導磁石は、高解像度画像に必要な持続的かつ強力な電流を実現する。超電導体とは、電気抵抗がゼロ(抵抗とは物質における電流の流れに対する抵抗と定義される)で電気を通す物質である。

しかし、そのためには磁石が極めて低い温度で動作する必要がある。

ヘリウムはこれらの磁石にとって理想的な冷却剤である。なぜなら、ヘリウムはあらゆる元素の中で最も低い沸点(-268.9℃)を持つからである。この温度以下においてヘリウムは液体となり、MRIスキャナーが使用する磁気コイルを浸すために用いられる。

Geneva(スイス)のCernにある大型ハドロン衝突型加速器のような粒子加速器の一部も、超電導磁石の冷却に液体ヘリウムを使用している。これらの磁石は陽子ビームの偏向と制御に使用される。

量子コンピューターのプロセッサーも同様に極めて低い温度でなければ動作できず、ここでもヘリウムが冷却剤として選ばれている。

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多用途な元素

ヘリウムはコンピューターチップの製造において、精密なマイクロプロセッサーの汚染を防ぐため、製造設備内の酸素と水分を排除する目的で使用される。

また、チップ製造における高温工程の冷却剤としても使用される。その工程にはエッチング工程が含まれる。エッチング工程とは、回路が組み立てられる基板である半導体ウェハーから不要な材料を除去する工程である。

宇宙ロケットにおいては、不燃性ガスであるヘリウムは燃料ラインの洗浄と燃料タンクの加圧に使用される。

溶接や光ファイバーの製造においても、不活性で制御された環境を作り出すためにヘリウムが必要とされる。

ヘリウムの価値は、代替が非常に困難な物理的特性から来ている。低い沸点により優れた冷却剤となるほか、ヘリウムは不活性で非常に軽い。

その極めて小さな分子は、パイプラインや機器のわずかな漏れを検知するうえでも理想的である。

宇宙では2番目に豊富な元素であるにもかかわらず、ヘリウムは地球上では極めて希少である。ヘリウムはウランとトリウムの放射性崩壊によって何十億年もかけて地下で生成される。

空気より軽いため、大気中に容易に逸散し、最終的には宇宙へと飛び去る。このことから、ヘリウムは事実上再生不可能な資源といえる。

ヘリウムの製造

ほとんどの資源とは異なり、ヘリウムが単独で産出されることはほとんどない。Qatarをはじめとする国々では、ヘリウムは液化天然ガス(LNG)生産の副産物として製造されている。

これはつまり、ヘリウムの供給が天然ガスの生産に完全に依存することを意味する。ガス生産が落ち込めば、ヘリウムの産出量も同様に低下する。

これがまさにQatarで起きていることであり、ガス施設への攻撃によってガスとヘリウムの生産が停止している。

ヘリウムの輸出は容易ではない。輸送中に極低温を保つための高度に専門化された極低温コンテナが必要であり、これらの輸送はホルムズ海峡のような狭い貿易ルートを通過しなければならない。このことがサプライチェーンを政治的紛争に対して脆弱にしている。

この専用コンテナは断熱されているが、冷却装置は備えていない。つまり、ヘリウムの物理的性質により、元素はコンテナから時間とともに少しずつ逃げていってしまう。

Qatarへの依存を減らすべく、他の国々もヘリウム生産の開発を試みてきた。Iranは自国のSouth Pars Gas Fieldからヘリウムを抽出しようとしてきたが、制裁によって困難な状況に置かれている。一方、Chinaは独自のヘリウムを製造するためのインフラ整備を進めており、供給を多様化するための新たな埋蔵量の探索も行っている。

アメリカはTexas州Amarilloに世界最大のヘリウム備蓄を保有している。1925年に飛行船産業への供給を目的として設立されたこの備蓄は、価格を安定させる世界的な戦略的バッファーとなってきた。

しかし近年、アメリカは2013年のHelium Stewardship Actのもとで備蓄の大部分を売却し、この安全網を縮小してきた。

半導体のサプライチェーンが脅かされる中、ヘリウム不足がAI革命の制約要因となるリスクが生じている。世界最大のチップ製造国であるTaiwanは、多様な供給源を持つためヘリウムの在庫は安定していると表明している。しかし韓国当局は、同国の供給量が6月までに底をつくと述べている。

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圧力への適応

もっとも、世界のヘリウム在庫が逼迫した場合に各国が適応する方法はある。

備蓄: 重要な用途向けにヘリウムの備蓄を維持すること。

代替: ヘリウムの独自の特性が不可欠な用途にのみその使用を限定すること。

再利用: 産業や科学的プロセスからヘリウムを回収すること。ただし、ヘリウムは封じ込めから容易に逃げ出すため、これは困難を伴う。

多様化: 複数の国で生産を拡大し、中国が現在行っているように新たな埋蔵量を探索すること。

これらの措置は、将来のヘリウム供給の変動を緩和するうえで役立つかもしれない。しかし、いずれも即効性のある解決策ではない。だからこそ、ホルムズ海峡をめぐる状況が引き起こしている供給の混乱が、世界中に影響を及ぼしているのである。


本記事は、バーミンガム大学 戦略的要素・重要材料センター 研究員 Gavin D. J. Harper氏によって執筆され、The Conversationに掲載された記事「The world’s supply of helium is being threatened by the Iran war」について、Creative Commonsのライセンスおよび執筆者の翻訳許諾の下、翻訳・転載しています。