氦氣價(jià)格持續(xù)上漲丨為什么氦的供應(yīng)令人困惑

歐盟已將氦氣從關(guān)鍵原材料清單中刪除。然而，氦總是存在供應(yīng)瓶頸。

如果沒(méi)有氦氣，太空火箭的發(fā)射幾乎是不可能的，因?yàn)楹庠诩佑秃突鸺七M(jìn)劑的壓力積累過(guò)程中使用，因?yàn)樗姆磻?yīng)性極低。（圖片：火箭實(shí)驗(yàn)室）

羅伯特·科爾曼·理查森幾乎比其他任何人都更了解氦氣，這位物理學(xué)家因?qū)Χ栊詺怏w的研究獲得了1996年的諾貝爾獎(jiǎng)。而理查森也是一再警告要謹(jǐn)慎使用氦氣，世界儲(chǔ)備將在大約 25 年內(nèi)耗盡。2035 年世界上會(huì)不會(huì)沒(méi)有足夠的氦氣？

歐盟專家對(duì)情況的評(píng)估不同。歐盟定期審查83種原材料的供應(yīng)情況。直到2017年，氦氣仍在關(guān)鍵資源名單上，但2020年的評(píng)估結(jié)果有所不同，認(rèn)為惰性氣體的供應(yīng)是安全的。

這種明顯的矛盾是原料氦令人困惑的歷史的一部分。全球數(shù)據(jù)形勢(shì)“非常糟糕”，德國(guó)原材料局 (Dera) 在一份關(guān)于惰性氣體的背景文件中寫(xiě)道。根據(jù) Dera 的說(shuō)法，之前官方公布的產(chǎn)量可能不正確。多年來(lái)，全球需求大致與供應(yīng)相匹配。

氦氣與其他原材料的許多不同之處。例如它是在地殼中鈾和釷的放射性衰變過(guò)程中形成的。但氦原子是如此之小，以至于氣體很容易穿透地球?qū)?，進(jìn)入大氣層并最終消失在太空中。氦的第二個(gè)重要儲(chǔ)備是在地球形成階段部分形成的氣體。它發(fā)生在地幔中，但從那里它也幾乎不受阻礙地逃逸到空氣中。為了提取原材料，必須有特殊的厚土層來(lái)防止這種氣體釋放到大氣中。

近年來(lái)，不斷有關(guān)于氦氣危機(jī)的報(bào)道，其中向用戶供應(yīng)惰性氣體不再得到保證。大多數(shù)人甚至沒(méi)有注意到這些問(wèn)題。世界上大約四分之一的氦需求用于冷卻醫(yī)療設(shè)備中的磁體，以進(jìn)行復(fù)雜的成像診斷，例如核自旋和磁共振斷層掃描儀。氦氣也是生產(chǎn)玻璃纖維所需的原料之一。

由于其良好的導(dǎo)熱性，液氦是一種出色的制冷劑，適用于必須在低溫下工作的高性能技術(shù)。衛(wèi)星上的許多超導(dǎo)體或測(cè)量設(shè)備都用氦氣冷卻，歐洲核子研究中心的粒子加速器和磁懸浮列車(chē)也使用惰性氣體。如果沒(méi)有氦氣，太空火箭的發(fā)射幾乎是不可能的，因?yàn)楹庠诩佑秃突鸺七M(jìn)劑的壓力積累過(guò)程中使用，因?yàn)樗姆磻?yīng)性極低。氦氣可用作保護(hù)氣氛以生產(chǎn)極純的材料，并在某些焊接過(guò)程中用作保護(hù)氣體。商業(yè)潛水員在下潛到更深處時(shí)會(huì)呼吸氦-氧-氮混合物。氦氣最著名的公共用途可能是在齊柏林飛艇、氣象氣球或乘坐氣球。當(dāng)然還有用于兒童生日派對(duì)或婚禮的小型金屬涂層特殊氣球。

氦僅在世界上少數(shù)幾個(gè)地方開(kāi)采。到 1994 年，美國(guó)生產(chǎn)了大部分天然氣。美國(guó)是唯一的西方氦氣生產(chǎn)國(guó)，德克薩斯州的Cliffside氦氣儲(chǔ)存場(chǎng)幾十年來(lái)一直發(fā)揮著重要作用，是迄今為止最大的已知來(lái)源。

但世界市場(chǎng)發(fā)生了變化。氦氣通常從天然氣中獲得：天然氣沉積物的堆積方式使惰性氣體無(wú)法逸出。雖然美國(guó)傳統(tǒng)的氦氣礦床的惰性氣體含量為 0.3%，但其他天然氣田的氦氣含量要低得多。然而，自2010年代以來(lái)，在復(fù)雜的工業(yè)工廠中分離氦氣已變得具有經(jīng)濟(jì)吸引力。據(jù)稱，2017 年全球有 49 家氦氣工廠在運(yùn)營(yíng)。

55%的天然氣來(lái)自美國(guó)，23%來(lái)自卡塔爾，10%來(lái)自阿爾及利亞，還有少量來(lái)自加拿大、波蘭、澳大利亞和俄羅斯。這七個(gè)國(guó)家的這些份額每年都在變化，例如當(dāng)更長(zhǎng)的維護(hù)工作使制造商退出市場(chǎng)時(shí)。南非和坦桑尼亞開(kāi)始增產(chǎn)，這將穩(wěn)定氦氣供應(yīng)。

近年來(lái)的氦氣危機(jī)可能是孤立影響的結(jié)果。今年，當(dāng)美國(guó)的一家工廠因泄漏而被迫關(guān)閉時(shí)，卡塔爾的兩家工廠經(jīng)常無(wú)法進(jìn)行維護(hù)。此外，俄羅斯的一家工廠發(fā)生了爆炸，無(wú)論如何，該工廠的生產(chǎn)都將受到歐盟的禁運(yùn)，主要受害者是大型研究機(jī)構(gòu)，其中一些已經(jīng)無(wú)法工作。