‘สหรัฐ’ พบ ‘ฮีเลียม-3’ เข้มข้นสูงจำนวนมากในมินนิโซตา ไม่ต้องไปขุดบนดวงจันทร์
พบ “ฮีเลียม-3” ความเข้มข้นสูงเท่าบนดวงจันทร์ ในรัฐมินนิโซตา ของสหรัฐ นับเป็นแหล่งสำรองใหญ่ที่สุดในโลก หวังใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน โดยไม่ต้องง้อรัสเซีย
KEY
POINTS
- สหรัฐอเมริกาค้นพบแหล่งสะสม “ฮีเลียม-3” ตามธรรมชาติในรัฐมินนิโซตา ซึ่งมีความเข้มข้นสูงในระดับที่ใกล้เคียงกับตัวอย่างที่เก็บมาจากดวงจันทร์
- ฮีเลียม-3 ถูกยกให้เป็น “เชื้อเพลิงแห่งอนาคต” ที่มีศักยภาพสูงสำหรับใช้เป็นแหล่งพลังงานสะอาดในปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันและเทคโนโลยีควอนตัมคอมพิวติ้ง
- การค้นพบครั้งสำคัญนี้อาจทำให้สหรัฐฯ ไม่จำเป็นต้องวางแผนไปทำเหมืองบนดวงจันทร์เพื่อหาฮีเลียม-3 และช่วยลดการพึ่งพาจากต่างชาติ
“ฮีเลียม-3” (Helium-3) ถูกเรียกว่าเป็น “เชื้อเพลิงแห่งอนาคต” เนื่องจากมีศักยภาพสูง สามารถใช้เป็นแหล่งพลังงานสะอาดสำหรับปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน และเทคโนโลยีขั้นสูงอย่างควอนตัมคอมพิวติ้งที่ต้องทำงานภายใต้อุณหภูมิเย็นจัด แต่กลับหาได้ยากบนโลก ทำให้มันมีมูลค่าประมาณ 9 ล้านดอลลาร์ต่อปอนด์ สูงกว่าฮีเลียมทั่วไปถึง 100,000 เท่า
ต่างจากบนดวงจันทร์ที่มีฮีเลียม-3 จำนวนมาก ทำให้หลายประเทศจึงตั้งมั่นจะไปทำเหมืองบนดวงจันทร์ แต่ล่าสุดมีการค้นพบแหล่งสะสมฮีเลียม-3 ตามธรรมชาติในรัฐมินนิโซตา สร้างความสั่นสะเทือนให้กับวงการวิทยาศาสตร์และพลังงานโลก
การค้นพบครั้งสำคัญนี้เกิดขึ้นที่โครงการโทพาซ (Topaz Project) บริหารงานโดยบริษัท Pulsar Helium ใกล้กับเมืองแบ็บบิตต์ ทางตอนเหนือของรัฐมินนิโซตา ซึ่งเป็นพื้นที่ป่าและเขตชุ่มน้ำ จากการขุดเจาะหลุม Jetstream 1 ได้เผยให้เห็นก๊าซฮีเลียมที่ถูกกักเก็บไว้ลึกใต้พื้นดินในปริมาณที่สามารถวัดค่าและนำมาใช้งานได้จริง
ผลการทดสอบในห้องปฏิบัติการที่แสดงความเข้มข้นของฮีเลียม-3 ที่ระดับ 14.5 ส่วนในพันล้านส่วน (ppb) ซึ่งเป็นระดับที่ใกล้เคียงกับตัวอย่างที่เก็บมาจากดวงจันทร์ในภารกิจอพอลโลอย่างน่าเหลือเชื่อ
โธมัส อับราฮัม-เจมส์ ประธานและซีอีโอของ Pulsar Helium กล่าวว่า “เราตื่นเต้นอย่างยิ่งที่จะประกาศการค้นพบฮีเลียม-3 ที่น่าอัศจรรย์นี้”
พื้นที่ที่พบฮีเลียม-3 ในรัฐมินนิโซตา
เครดิตภาพ: Pulsar Helium
โดยปรกติแล้ว ฮีเลียม-3 บนโลกส่วนใหญ่มาจากการสลายตัวของทริเทียมในอาวุธและเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เท่านั้น ซึ่งมีจำกัดและกำลังลดน้อยลงตามอายุของคลังแสงนิวเคลียร์ ดังนั้น การค้นพบฮีเลียม-3 ในมินนิโซตาอาจจะเป็นหนึ่งในแหล่งสำรองที่มากที่สุดเท่าที่เคยมีการค้นพบมา เนื่องจากโดยธรรมชาติแล้วก๊าซชนิดนี้ในชั้นบรรยากาศจะมีอยู่ในปริมาณน้อยมาก ตามที่ดร. ปีเตอร์ แบร์รี่ นักธรณีเคมีจากสถาบัน Woods Hole Oceanographic Institution กล่าว
ฮีเลียม-3 เป็นไอโซโทปที่มีโปรตอน 2 ตัวและนิวตรอนเพียง 1 ตัว ต่างจากฮีเลียม-4 ทั่วไปที่มีนิวตรอน 2 ตัว ความแตกต่างเพียงเล็กน้อยนี้ทำให้ ฮีเลียม-3 เป็นธาตุที่เสถียรที่สุด ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น และที่สำคัญคือ ไม่เยือกแข็ง ยกเว้นจะอยู่ภายใต้ความดันสูงและอุณหภูมิที่ต่ำมาก ๆ ซึ่งในสภาวะของเหลวนี้เองที่มันจะแสดงคุณสมบัติพิเศษในการหล่อเย็นแม่เหล็กยิ่งยวดในเครื่อง MRI และเครื่องควอนตัมคอมพิวติ้ง
ในอนาคตจะมีความต้องการฮีเลียม-3 พุ่งสูงขึ้นเกินกว่าที่โลกจะตอบสนองได้ โดยเฉพาะเมื่อเทคโนโลยีควอนตัมและการวิจัยนิวเคลียร์ก้าวหน้าขึ้น ปัจจุบันหน่วยงานในสหรัฐ ต้องใช้วิธีปันส่วนก๊าซชนิดนี้สำหรับโครงการสำคัญ เช่น เครื่องตรวจจับนิวตรอนเพื่อความมั่นคงแห่งชาติและการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ดังนั้นการค้นพบที่มินนิโซตาจึงเป็นความหวังในการบรรเทาข้อจำกัดด้านอุปทานในระยะยาว
รัฐมินนิโซตาตั้งอยู่บน “รอยแยกกลางทวีป” ซึ่งเป็นรอยแยกที่เกิดขึ้นเมื่อกว่าหนึ่งพันล้านปีก่อน ในช่วงที่ทวีปอเมริกาเหนือพยายามแยกตัวออกจากกัน แม้จะแยกตัวไม่สำเร็จ แต่มันได้ทิ้งโครงสร้างทางธรณีวิทยาที่เหมาะสมไว้
ดอน เอลเซนไฮเมอร์ นักธรณีวิทยาอาวุโสจากกรมทรัพยากรธรรมชาติ (DNR) อธิบายว่า ฮีเลียมเกิดจากการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีในเปลือกโลกที่สั่งสมมานานแสนนาน โดยเขาได้เปรียบเทียบระบบนี้ว่า “เมื่อคุณทำให้หินร้อนขึ้น มันจะปล่อยฮีเลียมที่ติดอยู่ในแกรนิตออกมา และคุณต้องมีระบบประปาภายในเปลือกโลกเพื่อให้มันเคลื่อนตัวขึ้นมาได้”
นอกจากระบบประปาที่ประกอบด้วยรอยเลื่อนและรอยแยกโบราณแล้ว ปัจจัยสำคัญอีกประการคือชั้นหินดูลูธ คอมเพล็กซ์ (Duluth Complex) ชั้นหินอัคนีขนาดใหญ่ที่ทำหน้าที่เป็นฝาปิด ที่มีความหนาแน่นสูงมากจนก๊าซไม่สามารถรั่วไหลออกไปได้
หากปราศจากชั้นหินแข็งที่ปิดทับไว้อย่างแน่นหนานี้ ก๊าซที่เบาเป็นพิเศษอย่างฮีเลียมก็จะลอยขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศและระเหยหายไปในอวกาศจนหมดสิ้น การค้นพบครั้งนี้อาจปรับเปลี่ยนกระบวนทัศน์ทางธรณีวิทยาเกี่ยวกับรูปแบบการเกิดแหล่งสะสมฮีเลียมในที่อื่น ๆ ของโลกด้วย
สำหรับการนำก๊าซขึ้นมาใช้งานนั้น ไมเคิล สเตอร์ดี ผู้จัดการทั่วไปฝ่ายปฏิบัติการของ Pulsar กล่าวว่า อธิบายว่ามีกระบวนการที่เรียบง่ายและส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยกว่าการขุดเจาะพลังงานฟอสซิล
“มันเหมือนกับการปักหลอดลงไปใต้ดิน แล้วก๊าซจะไหลออกมาตามท่อบนดินเพื่อเข้าสู่กระบวนการอัด ในการตั้งโรงงานสกัดก๊าซอาจใช้พื้นที่เพิ่มเติมไม่ถึง 3 ไร่ และไม่ต้องใช้สารเคมีหรือน้ำปริมาณมหาศาลเหมือนการผลิตก๊าซธรรมชาติทั่วไป เนื่องจากฮีเลียมที่พบนี้มีความเข้มข้นสูงมาก ตั้งแต่ 8.7-14.5% ซึ่งสูงกว่าเกณฑ์ความคุ้มค่าเชิงพาณิชย์ทั่วไปที่ 0.3% อย่างมหาศาล” สเตอร์ดีกล่าว
ในมิติของความมั่นคงของรัฐ การมีแหล่งฮีเลียมในประเทศจะช่วยลดความเสี่ยงจากการพึ่งพารัสเซีย กาตาร์ หรือแอลจีเรีย ซึ่งมีความไม่แน่นอนทางการเมือง อับราฮัม-เจมส์ ชี้ให้เห็นว่าการหวังพึ่งพาฮีเลียมที่เป็นผลพลอยได้จากการผลิตก๊าซธรรมชาตินั้นไม่มีเสถียรภาพ เพราะบริษัทพลังงานยักษ์ใหญ่จะไม่ผลิตก๊าซธรรมชาติเพิ่มเพียงเพื่อต้องการฮีเลียมปริมาณเล็กน้อย
การค้นพบที่มินนิโซตาจึงเป็นกุญแจสำคัญที่จะช่วยให้สหรัฐกลับมาเป็นผู้นำด้านการผลิตฮีเลียมและรักษาความมั่นคงในอุตสาหกรรมป้องกันประเทศและเทคโนโลยีขั้นสูง อีกทั้งยังสร้างโอกาสทางเศรษฐกิจและรายได้ค่าภาคหลวงที่คาดว่าจะสูงถึง 18.75% ให้กับท้องถิ่นมินนิโซตาอีกด้วย
สว.แกรนท์ เฮาส์ไชลด์ หนึ่งในผู้ร่างกฎหมายรองรับอุตสาหกรรมนี้กล่าวทิ้งท้ายว่า “นี่เป็นอีกหนึ่งตัวอย่างที่แสดงให้เห็นว่ามินนิโซตาตอนเหนือมีทรัพยากรแร่ธาตุหายากที่จำเป็นสำหรับทุกคน ตั้งแต่เซมิคอนดักเตอร์ไปจนถึงโครงการพลังงานหมุนเวียน”