国防离不开的氦气95%靠进口,偏偏美国储量最多,被卡脖子咋办

科普10克 2024-12-24 14:56:31

在如今科技飞速发展的时代,我国的国防、航天、医疗等事业都在向着更高、更远的目标前进,但在这过程中,却好像有一个无形的“紧箍咒”在束缚着我们,那就是—氦气。

我国的氦气储量很低,可偏偏美国拥有着世界上最多的氦气,我国科技研究等各个方面的发展都离不开氦气,但如果一旦被美国限制出口,那我们该怎么办呢?

氦气

在现代的医疗和科学领域中,核磁共振技术已经成为了一种不可或缺的强大工具,想必很多人也都听说过甚至做过核磁共振,在医院已经成为了一种很重要的医疗方法。

然而很多人可能并不清楚,在核磁共振设备正常运行的背后,有一种气体默默地发挥着它至关重要的作用,那就是氦气。

核磁共振设备有一个很重要的核心部件,超导磁体,为了使超导磁体能够正常的工作,需要将其冷却到极低的温度,而氦气在这里就充当了冷却剂的作用。

超导磁体

氦气具有极低的沸点,在标准大气压下,氦气的沸点约为-268.93℃,这一特性也就使得它可以在超导磁体的冷却系统中有效的带走热量。

氦气不仅在医疗行业起着至关重要的作用,在近几年,我国飞速发展的芯片行业,氦气也有着举足轻重的地位。

芯片的制造是在极其微小的尺度上进行的,在光刻过程中,需要极高的精度,氦气在这里就发挥了它的独特作用。

芯片

芯片制造完成后,我们需要检查是否有缺陷,可是如此微小的芯片,肉眼观察可能并不仔细,这就需要氦气去渗透到芯片的细小缝隙中来检查是否有泄漏。

除此之外,氦气的低热导率和低粘度特性,也使得它在光刻设备中能够有效地散热,所以说,氦气像一个冷静的守护者一般,在光刻设备产生热量时,及时的出现,确保光刻的精度不受影响。

氦气的作用不仅仅是在这些,我国的国防、航天、汽车及运输设备、焊接和金属加工等多个行业都广泛的需要氦气。

氦气

我国对于氦气的需求非常大,氦气需求已占全球总消费量的11%,并且这个需求还在逐步增长。

但我国的氦气资源十分匮乏,只有全球总资源的2%左右,所以我国大部分氦气都十分依赖进口,其中进口的氦气量占我国消耗量的95%左右。

氦气在这么多领域中都起着至关重要的作用,为啥美国还有这么多的氦气储量呢?

氦气

为什么美国有那么多的氦气

美国拥有丰富的天然气资源,特别是在一些特定的气田,氦气往往一般都是天然气开采中的伴生气体。

根据地质学家的研究,美国的地下岩石层经过了漫长的演化,形成了有利于氦气聚集的环境。

例如,美国的得克萨斯州、堪萨斯州等地的气田,在开采天然气时,会同时释放出大量的氦气。

氦气开采工厂

这些地区的地质结构就像是专门为氦气打造的“储存罐”,使得氦气能够在地下不断地聚集、保存。

而且美国在氦气勘探和开发方面早早的抢占了先机,当其他国家还未意识到氦气的作用时,美国早在20世纪初就开始对氦气进行勘探和利用。

最开始美国进行勘探是利用氦气作为一种惰性气体,具有密度低并且不易燃的这个特性作为飞艇的填充气体来提供浮力。

飞艇

虽然后面科技快速的进步,飞机的出现很快的取代了飞艇,但美国也因为早期对飞艇的研究攒下了许多氦气。

而且氦气可以有效地代替氢气,避免氢气因为性能不稳定有可能会在空中爆炸的风险,成为了飞行器不可或缺的燃料辅助气体。

氦气是一种不可再生的能源,氦气在地球上的含量其实并不是很多,因为氦气的轻质特性,所以在地球初期形成的氦气大多数都已经飘散到太空中。

太空

但我们也不能在太空中去提炼氦气,所以只能在地球中有限的资源中提炼氦气,但也不是所有的天然气都富含大量的氦气,有些天然气的氦气浓度较低,所以提取难度和成本都会较大。

所以氦气不可再生,资源少,用处多,美国也知道这种情况,所以美国已经开始将氦气认定为战略储备资源,并且限制其产量,这也导致了氦气的价格近几年急速飙升。

美国的氦气工厂

根据美国的这些操作来看,美国已经开始减少对外出口氦气,而且接下来美国有可能会对出口我国的氦气进行管控甚至短供。

那我们就没有什么办法来应对美国在氦气上的垄断了吗?

氦气开采工厂

中国的应对措施

由于美国对氦气的勘探和开采进行的早,所以美国长期都垄断着全球氦气的生产和销售,这也导致了我国在过去很长的一段时间内不得不依赖美国的进口氦气。

从之前美国对我国芯片的限制我们就意识到,不能在某一种资源和技术上长期的依赖美国,所以我国已经开始通过技术进步和寻求其他供应国来增加氦气的进口渠道。

虽然我国仍然需要大量的进口氦气来满足国内需求,但是美国在我国的氦气进口中的占比已经逐渐降低了,而卡塔尔和俄罗斯也逐渐的成为了我国氦气的主要供应国。

氦气

但长期依赖进口也不是个办法,而且卡塔尔和美国的关系也比较暧昧,再加上卡塔尔提取氦气的技术和设备也都由美国提供,所以我们还是不能防松对自己技术的精进。

由中国有研集团有研工程技术研究院有限公司自主研发的氢氦分离提纯装置近日成功应用于山西吕梁的天然气闪蒸气(BOG)提氦一期项目,经历长时间、低温环境运行考核,成功产出99.999%以上纯度的高纯氦气。

我国自主研发的这一装置,其意义深远,不仅代表着我国有着自己的氦气提取方法,也精进了氢气的提取手段。

图片来源于网络

我给大家介绍一下这个氢氦分离提纯装置,打个比方,它就像一个超级精密的筛子,在天然气闪蒸汽这个复杂的“混合物大家庭”中,精确地把氢和氦这两个“家庭成员”筛选出来并进行提纯。

这一装置的成功应用,不仅仅是一个企业的技术胜利,更是整个能源行业的一个重要突破,这意味着我国在能源资源的高效利用上又迈进了坚实的一步。

同时,我国政府和企业也在积极的推动氦气回收技术的发展和进步,这些技术包括从天然气中提取氦气、氦气的液化与储存、以及氦气的回收和再利用等多方面。

氦气回收提纯设备

根据报道:由北油工程公司总承包的,延长石油天然气股份有限公司LNG闪蒸气氦气回收项目(二期)安塞天然气液化站闪蒸气氦气回收装置一次试车成功,产出纯度高达99.999%的氦气产品。

此项目的成功看似是一个项目的阶段性胜利,实则蕴含着深远的意义,这代表着我国对于氦气回收的能技术又更上一层楼,氦气可以循环使用,这大大降低了我国对氦气进口的依赖。

虽然现在我们仍然需要依靠进口来弥补我国氦气自产的不足,但是无论是从提取技术上,还是回收手段上,我国对于这方面的研究都取得了重大的突破。

那么,我国接下来该怎么做才可以完全摆脱对氦气进口的依赖,避免被美国用氦气来要挟我们呢?

氦气回收系统

未来的展望

我国如果想要摆脱对氦气的进口依赖,首先要从资源勘探和开发入手,我国国土面积之大,地质结构复杂多样,虽然目前已探明的氦气资源有限,但不排除还有大量尚未发现的氦气资源。

我国应该加大对氦气资源的勘探力度,利用先进的地球物理勘探技术,比如像地震勘探、重力勘探等方法,去寻找那些可能富含氦气的天然气田。

另外技术创新也是关键的一环,相关企业和科研机构应该加大对氦气提取的技术手段,比如膜分离技术在氦气提取方面就有着很大的潜力。

氦气提取机器

根据相关研究技术表明,新型膜材料的研发成功有望将氦气的提取成本降低30%以上,所以我们可以通过研发高效的膜材料,提高氦气从天然气中的分离效果。

不仅如此,我们还要注重氦气的循环利用技术,在一些使用氦气的工业领域,如电子芯片制造中的氦气保护环节,通过改进设备和工艺,提高氦气的回收率,可以在一定程度上减少对进口氦气的需求。

最后,我们还应该提高氦气的储备量,以此应对未来可能出现的氦气需求量增长,为国家的长期发展提供有力的保障。

氦气回收系统

可以看出我国现在已经在为氦气减少进口依赖努力了,不管是氦气的自主提取还是氦气的回收技术,我国都有着巨大的突破。

毕竟,中国作为世界强国之一,是世界瞩目的焦点,一举一动都影响着整个世界的经济,只有减少出口依赖,才能在自身发展不受他人遏制,避免被“卡脖子”。

图片来源于网络

结语

我国已经在积极探索自主采取氦气的道路中,尽管面临着诸多的挑战,但从长远来看,无论是对国家资源的保障,还是对推动相关产业的稳定发展,都有着不可估量的意义。

这一过程需要我们在技术研发、地质勘探等多方面持续努力,相信在不久的将来,我国能够实现氦气的自给自足,在资源战略布局上迈出坚实的一步。

氦气球

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