/

ヘリウム危機 超えゆく技術

写真は語る

ヘリウムが世界的な供給不足に陥っている。超電導磁石や半導体製造などに使われるヘリウムは天然ガスから採取される貴重な資源。しかし、最大の供給元の米国でシェールガスの採掘が増加、製造プラントの老朽化と相まって供給悪化が近年続いている。アジアなどの新興国需要も追い打ちをかけ、このままでは枯渇するともいわれている。国内のガス会社、企業、研究機関の取り組みを追った。

液体ヘリウムの充填作業が行われる岩谷産業の大阪ヘリウムセンター。マイナス269度という極低温のため、専用の容器に注ぎ込む時は、周りの空気が液体となって滴り落ちる現象が見られる(大阪市住之江区)

2012年末、世界中でヘリウムの需給が逼迫(ひっぱく)し、国内ガス会社の備蓄庫からヘリウムが消える「ヘリウム・ショック」が日本を襲った。ヘリウムを入手できず工場の稼働が一時止まったり、核磁気共鳴装置(NMR)が停止する研究所が相次いだ。身近なところでは東京ディズニーランドのバルーンが販売中止になるなど各方面で影響が広がった。

水素に次いで軽く、沸点がマイナス約269度と最も低いヘリウムは、電気抵抗がゼロの超電導技術に欠かせない存在だ。2027年に開業を目指すリニア中央新幹線の超電導磁石に使用されたり、磁気共鳴画像装置(MRI)などの医療分野、光ファイバーや半導体製造など工業用途として幅広く使われている。娯楽分野では飛行船や風船などの浮揚用ガスとしても用いられている。

ヘリウムは地球上の大気にわずかしか含まれておらず、天然ガス産出時の副産物として分離、精製される。米国のほかロシア、カタールなど6カ国でしかつくられていない。世界の商用ヘリウムの約8割を生産する米国では備蓄量も最大で、全世界の貯蔵量の約3分の1を蓄えている。冷戦時の宇宙開発競争の中で大量に備蓄された歴史的背景があり、1990年代に入ると2015年までの期限付きで民間への放出が始まった。

米国から輸入された液体ヘリウム。わずかな振動でも気化してしまうため、大陽日酸は運搬専用のコンテナを自社で製造している(東京都品川区の大井埠頭)
ヘリウムを使わずに液体窒素で超電導状態となる「高温超電導体」。京都大学工学部の掛谷一弘准教授の研究室では高温超電導体を応用した電磁波の研究が進む
ヘリウム単独を扱う施設としては国内最大規模の大阪ヘリウムセンターでは、年間120万立方メートルのヘリウムガスを扱っている。関西、中部、北陸、中国地方に配送し、使用済みのボンベもここに集まって再充填される(大阪市住之江区)

生産が先細りする中で昨年10月、米議会は2020年まで放出期間を延長することを決めたが、それまでに備蓄分が底をつく可能性もある。ヘリウムの価格は、ここ10年で約3倍にはね上がるなど上昇の一途をたどっている。シェールガスや将来、採取可能性のあるメタンハイドレートからヘリウムが採取できないことや、今年から米国当局の販売形式が徐々にオークション方式に切り替わると決まったことなども価格上昇に拍車をかけている。

「ヘリウム事業は、LPガスや水素ガスと並ぶ3本柱の一つ」。産業ガス大手、岩谷産業の野村雅男社長は年頭の販売店との会合で訴えた。米国への依存度を下げるため、昨年8月からカタールよりヘリウムの輸入を始め、国内市場へ向け供給を開始した。

液体ヘリウムの補充を必要としないNMR用の超電導マグネット「ZB400」。上部に冷凍機を設置し、ヘリウムを逃がさない構造になっている(東京都昭島市のジオル・レゾナンス)

同業の大陽日酸はロシアでヘリウム事業の権益を獲得し、2018年には生産を開始する計画。さらに米国での供給の流れの上流に食い込むために生産に関する合弁会社を設立している。中国や韓国など新興国の需要も加わり、この希少ガスの争奪戦が熱を帯びている。

日本政府も昨年から国内企業に対して聞き取り調査を行うなど対応を本格化し、ヘリウム関連の先端技術開発に補助金を出し始めた。昨年8月に行われた日・カタール首脳会談の共同声明にはヘリウム関連事業への日本企業の参画支援が盛り込まれている。

独立行政法人産業技術総合研究所では研究に必要なヘリウムを入札で調達している。この日は業界4社が応札した。供給不足に歯止めがかからない中、入札価格内でまとまった量を調達することが難しくなってきている(茨城県つくば市)
ヘリウムが入った真空状態のガラス管に高い電圧をかけると発光する。同属のネオンサインと同じ現象だ(京都大学低温物質科学研究センター)

ヘリウム不足の状況を打破しようと産業界や研究機関の対応も急ピッチで進む。日本電子グループの「ジオル・レゾナンス」(東京都昭島市)はヘリウムの補充が不要なNMR装置を世界で初めて開発し発売した。ヘリウムの供給が安定していないアジアの新興国などからの引き合いが強いという。

ヘリウムには特異な性質が数多くある。摩擦がなくなる超流動状態では、器に入った液体ヘリウムがはい上がって容器の外へ向かって流れ出る(京都大学低温物質科学研究センター)

ヘリウムよりも沸点の高い液体窒素を使った「高温超電導体」の実用研究も急速に進んでいる。住友電気工業などは高温超電導直流送電ケーブルの実証実験を行っている。セラミック素材を線状に加工した超電導ケーブルの使用で、電気抵抗をゼロにして送電時の損失ロスをなくす。産業界のたゆまぬ努力が続く。

「ヘリウムの一滴は血の一滴」。この言葉を胸に刻んできた日本の研究者は少なくない。高温超電導体を応用した電磁波の研究に取り組む京都大学工学部の掛谷一弘准教授は「ヘリウムを必要としない技術は、逆境ゆえに育ってきた」と語る。同大学では研究用ヘリウムの回収・供給システムを構築し、ヘリウムロスを約5%以下に抑える努力を続けている。独立行政法人産業技術総合研究所など多くの研究機関でも同様の取り組みを行っている。

「資源小国」の日本が「技術」で困難に立ち向かう姿が、ヘリウム枯渇問題からも垣間見えてくる。

メットライフアリコのPR飛行船。気球と違い、機体内部には気室がある。ヘリウムを失わずに空気の量を調整しながら上昇、下降をコントロールする。空の広告塔として親しまれたきた飛行船だが、高コストとなった今、国内ではほとんどみかけなくなってしまった(兵庫県淡路市)

写真部 瀬口蔵弘、寺沢将幸

春割ですべての記事が読み放題
今なら2カ月無料!

関連キーワード

セレクション

トレンドウオッチ

新着

ビジネス

暮らし

ゆとり

新着

ビジネス

暮らし

ゆとり

新着

ビジネス

暮らし

ゆとり

フォローする
有料会員の方のみご利用になれます。気になる連載・コラム・キーワードをフォローすると、「Myニュース」でまとめよみができます。
春割で申し込むログイン
記事を保存する
有料会員の方のみご利用になれます。保存した記事はスマホやタブレットでもご覧いただけます。
春割で申し込むログイン
Think! の投稿を読む
記事と併せて、エキスパート(専門家)のひとこと解説や分析を読むことができます。会員の方のみご利用になれます。
春割で申し込むログイン