Kelimpahan semula jadi

Walaupun helium tidak banyak di Bumi, ia adalah unsur kedua terbanyak dalam alam semesta yang diketahui (selepas hidrogen) dan membentuk kira-kira 23% jisim barionnya.[4] Sejumlah besar helium terhasil dalam sintesis nuklear Letupan Besar yang berlaku lebih kurang tiga minit selepas kejadian Letupan Besar. Oleh itu, pengiraan kelimpahannya menyumbang kepada model-model kosmologi. Di dalam bintang-bintang, ia terbentuk melalui pelakuran nuklear hidrogen di dalam tindak balas berantai proton-proton dan kitaran CNO yang merupakan sebahagian daripada sintesis nuklear najam.[54]

Di dalam atmosfera Bumi, kepekatan helium mengikut isipadu hanyalah 5.2 bahagian per sejuta.[67][68] Kepekatannya rendah dan agak malar meskipun penghasilan helium yang berterusan kerana kebanyakan helium di atmosfera Bumi terlepas ke angkasa melalui beberapa proses.[69][70][71] Di dalam heterosfera Bumi (sebahagian daripada atmosfera atas), helium dan gas-gas ringan yang lain adalah unsur yang paling banyak.

Kebanyakan helium di Bumi terhasil daripada pereputan radioaktif. Helium ditemui dengan banyaknya di dalam mineral-mineral uranium dan torium seperti kleveit, pitchblende, karnotit dan monazit kerana ia pancarkan zarah alfa (nukleus helium, He2+) yang digabungkan dengan elektron sebaik sahaja zarah itu dihentikan oleh batu. Dengan cara ini, sebanyak lebih kurang 3000 tan metrik helium dihasilkan setiap tahun di seluruh litosfera.[72][73][74] Di dalam kerak Bumi, kepekatan helium ialah 8 bahagian per sebilion. Dalam air laut, kepekatannya hanyalah 4 bahagian per setrilion. Gas ini juga terdapat dalam jumlah yang kecil di mata-mata air mineral, gas gunung berapi dan besi meteor. Oleh kerana helium terperangkap di bawah tanah dalam keadaan-keadaan yang juga memerangkap gas-gas asli, kepekatan semula jadi helium terbesar di dunia ditemui dalam gas asli, dari mana kebanyakan helium komersial dikeluarkan. Kepekatannya berbeza dalam julat yang besar daripada beberapa bahagian per sejuta hingga ke lebih 7% di sebuah medan gas kecil di Daerah San Juan, New Mexico.[75][76]

Pengekstrakan moden dan pengagihan

Bagi kegunaan berskala besar, helium diekstrak melalui penyulingan berperingkat gas asli yang boleh mengandungi sehingga 7% helium.[77] Oleh kerana helium mempunyai takat didih yang lebih rendah daripada mana-mana unsur lain, suhu rendah dan tekanan tinggi digunakan untuk mencecairkan hampir semua gas lain (kebanyakannya nitrogen dan metana). Gas helium mentah yang terhasil ditulenkan dengan pendedahan berturut-turut kepada suhu yang menurun, di mana hampir semua gas nitrogen dan gas-gas lain yang tinggal dimendakkan keluar daripada campuran gas itu. Arang diaktifkan digunakan dalam langkah penulenan yang terakhir dan biasanya menghasilkan helium Gred A dengan ketulenan 99.995%.[5] Bendasing utama dalam helium Gred A adalah neon. Dalam langkah penghasilan yang terakhir, kebanyakan helium yang terbentuk dicecairkan melalui proses kriogenik. Ini perlu untuk penggunaan-penggunaan yang memerlukan helium cecair dan turut membolehkan pembekal helium mengurangkan kos penghantaran jarak jauh, kerana kontena-kontena helium cecair terbesar mempunyai kapasiti lima kali ganda daripada treler-treler tiub gas helium terbesar.[33][78]

Pada tahun 2008, kira-kira 169 juta meter padu piawai (SCM) helium telah diekstrak daripada gas asli atau dikeluarkan daripada rizab-rizab helium; kira-kira 78% daripadanya adalah daripada Amerika Syarikat, 10% daripada Algeria dan selebihnya daripada Rusia, Poland dan Qatar.[79] Di Amerika Syarikat, kebanyakan helium diekstrak daripada gas asli di Kawasan Gas Asli Hugoton dan medan-medan gas berdekatan di Kansas, Oklahoma dan Texas.[33] Kebanyakan gas ini pernah dihantar melalui paip ke Rizab Helium Kebangsaan, tetapi sejak 2005 rizab ini sedang semakin kosong dan dijual.

Satu lagi langkah untuk memperoleh dan menulenkan gas helium ialah melalui pembauran gas asli mentah melalui membran separa telap khas dan pengadang-pengadang lain.[80] Pada tahun 1996, Amerika Syarikat mempunyai rizab-rizab helium yang terbukti ada, yang mengandungi kira-kira 147 bilion kaki padu piawai (4.2 bilion SCM) di dalam kompleks-kompleks telaga gas seperti ini.[81] Berdasarkan kadar penggunaan pada masa itu (72 juta SCM setahun di A.S.; lihat carta pai di bawah) jumlah ini cukup untuk menampung penggunaan helium A.S. selama kira-kira 58 tahun, dan kurang daripada jumlah itu bagi penggunaan helium dunia (mungkin 80% daripada masa itu). Dianggarkan jumlah helium dalam gas asli yang masih belum dibuktikan di A.S. adalah kira-kira 31-35 trilion SCM, atau 1000 kali ganda jumlah rizab yang terbukti ada.[82]

Helium perlu diekstrak daripada gas asli kerana kewujudannya dalam udara hanyalah sebahagian daripada jumlah neon dalam udara, tetapi permintaan untuknya adalah jauh lebih tinggi. Dianggarkan sekiranya setiap operasi pengeluaran neon ditukarkan untuk memproses helium, hanya 0.1% permintaan helium dunia boleh dipenuhi. Serupa juga, hanya 1% permintaan helium dunia boleh dipenuhi sekiranya setiap setiap loji penyulingan udara dipasang semula.[83] Helium boleh disintesis melalui pelanggaran sama ada litium atau boron dengan proton berkelajuan tinggi, tetapi proses ini adalah sangat tidak menguntungkan.[84]

Helium boleh didapati secara komersial dalam bentuk gas atau cecair. Dalam bentuk cecair, ia boleh dibekalkan di dalam bekas-bekas kecil berpenebat bernama "dewar" yang boleh menampung sehingga 1,000 liter helium, atau di dalam bekas-bekas ISO besar yang mempunyai isipadu nominal sehingga 42 m3 (kira-kira 11,000 gelen A.S.). Dalam bentuk gas, sejumlah kecil helium dibekalkan di dalam silinder-silinder bertekanan tinggi yang boleh mengandungi sehingga 8 m3 helium (atau lebih kurang 282 kaki padu piawai), manakala kuantiti besar gas bertekanan tinggi disalurkan melalui treler tiub yang mempunyai kapasiti sehingga 4,860 m3 (kira-kira 172,000 kaki padu piawai).

Penyokong pemuliharaan helium

Menurut penyokong pemuliharaan helium seperti Robert Coleman Richardson, harga pasaran helium yang bebas telah menyumbang kepada penggunaan helium yang "membazir" (misalnya dalam belon helium). Harga helium pada tahun 2000-an telah diturunkan selepas keputusan oleh Kongres A.S. yang telah memutuskan untuk menjual simpanan helium yang besar negara itu menjelang 2015.[85] Kata Richardson, harga helium masa kini perlu digandakan dengan 20 untuk mengelakkan pembaziran berlebihan helium. Dalam buku mereka, Future of helium as a natural resource (Routledge, 2012), Nuttall, Clarke & Glowacki (2012) juga mencadangkan penubuhan sebuah Agensi Helium Antarabangsa (IHA) untuk membentuk satu pasaran boleh ditampung bagi komoditi berharga ini.[86]