氦3的需求愈加熱烈，其廣泛應(yīng)用范圍將推動(dòng)全球氦3市場(chǎng)迅速發(fā)展！

全球氦 3 市場(chǎng)預(yù)計(jì)在 2022 年至 2029 年的預(yù)測(cè)期內(nèi)將顯著增長(zhǎng)。Data Bridge Market Research 分析稱，該市場(chǎng)在 2022 年至 2029 年的預(yù)測(cè)期內(nèi)以 2.9% 的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)。

氦 3 是一種在地幔中發(fā)現(xiàn)的原始物質(zhì)，是一種輕而穩(wěn)定的氦同位素，由兩個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子組成。氦 3 包含的質(zhì)子多于中子，使其成為所有元素中唯一的穩(wěn)定同位素。氦 3 被認(rèn)為是一種天然的核成因和宇宙成因核素。Helium-3 是氦的同位素，是一種非放射性、無(wú)毒的惰性氣體。氦 3 約占地球上氦的 0.0001%。然而，它在月球上大量存在。數(shù)十億年來(lái)，太陽(yáng)一直在排放氦 3 作為廢物。

根據(jù)應(yīng)用，全球氦 3 市場(chǎng)分為石油和天然氣、國(guó)防、發(fā)電廠、醫(yī)療和其他。根據(jù)最終用途，全球氦 3 市場(chǎng)分為核磁共振、邊境安全、聚變研究實(shí)驗(yàn)室等

市場(chǎng)定義

國(guó)防領(lǐng)域是全球氦 3 市場(chǎng)的重要驅(qū)動(dòng)力。磁共振成像 (MRI) 和其他醫(yī)學(xué)成像方式日益受到重視，氦 3 的廣泛應(yīng)用范圍有望推動(dòng)全球氦 3 市場(chǎng)的增長(zhǎng)?？赡軐?duì)全球氦 3 市場(chǎng)產(chǎn)生負(fù)面影響的主要限制因素是地球上氦 3 的稀缺，而氦 3 的提取需要大量能源和重型采礦設(shè)備。

從月球表面提取氦 3 變得越來(lái)越重要，預(yù)計(jì)將為全球氦 3 市場(chǎng)提供機(jī)會(huì)。然而，越來(lái)越多的有關(guān)從月球表面提取氦 3 的問題預(yù)計(jì)將挑戰(zhàn)全球氦 3 市場(chǎng)的增長(zhǎng)。

全球氦 3 市場(chǎng)動(dòng)態(tài)

Helium-3 在核探測(cè)器中的使用增加: 關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素

隨著中子探測(cè)器用于測(cè)井活動(dòng)，預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)，對(duì)用于分析儲(chǔ)層孔隙度和滲透率的測(cè)井活動(dòng)投資的增加將推動(dòng)全球氦 3 市場(chǎng)

在最近醫(yī)療技術(shù)進(jìn)步的引領(lǐng)下，氦 3 已成為核磁共振成像(NMR)的理想工具。超極化氦 3 是一種穩(wěn)定無(wú)毒的同位素，易于管理，可提供人體內(nèi)部 (尤其是肺部) 的高分辨率圖像。

氦氣具有低溫特性?？茖W(xué)家們使用氦 4 和氦 3 的混合物來(lái)實(shí)現(xiàn)僅比絕對(duì)零高幾千分之一度的溫度。

在低于2.5毫開爾文的溫度下，氦3 變成超流體。氦氣的這一特性正在推動(dòng)其在全球范圍內(nèi)的需求。據(jù)估計(jì)，實(shí)施嚴(yán)格的政府環(huán)境保護(hù)法規(guī)將促進(jìn)浮動(dòng)發(fā)電廠在全球多個(gè)終端行業(yè)的部署。醫(yī)療保健、制造、化學(xué)和建筑施工等主要終端行業(yè)正在全球范圍內(nèi)快速擴(kuò)張。終端使用行業(yè)的增長(zhǎng)可歸因于對(duì)清潔能源需求的增加。這推動(dòng)了對(duì)核聚變發(fā)電的需求。

反過來(lái)，估計(jì)這會(huì)增加對(duì)氦 3 的需求。來(lái)自不同國(guó)家的研究人員個(gè)紹了一種自動(dòng)移動(dòng)月球機(jī)器的想法，該機(jī)器可以將風(fēng)化層挖掘到三米深。它將收集挖掘出的風(fēng)化層并通過靜電分離 50 微米大小的顆粒，因?yàn)檫@些顆粒含有最高的氨含量。剩余的土壤將被倒回月球表面。這些顆粒將被加熱到 600C - 700 以蒸發(fā)捕獲的氣體，這些氣體被收集并壓縮到氣缸中。冷卻的顆粒也被傾倒回表面。

Helium-3 在國(guó)防工業(yè)中的應(yīng)用興起

• 預(yù)計(jì)國(guó)防領(lǐng)域?qū)⒃陬A(yù)測(cè)期內(nèi)主導(dǎo)氦 3 市場(chǎng)，氦 3 用于中子探測(cè)器，He-3 填充正比計(jì)數(shù)器是最適合檢測(cè)熱中子的常見中子檢測(cè)器。氦 3 吸收中子并發(fā)射高能粒子，這些粒子被檢測(cè)為電流并轉(zhuǎn)換為中子計(jì)數(shù)。較大的種類也用于超熱中子和快中子的脈沖高度光譜學(xué)。該檢測(cè)器對(duì)光子輻射極其敏感，使用電學(xué)技術(shù)可以很好地區(qū)分剩余量。He-3正比計(jì)數(shù)器具有廣泛的應(yīng)用，包括監(jiān)測(cè)富含氫的底物，例如水和油，其中被測(cè)底物起慢化劑的作用。例如，TGM 的 He-3 探測(cè)器，通常與快中子源結(jié)合使用來(lái)評(píng)估土壤和混凝土中的水分含量。它們還用于確定正在鉆探的油井地層中的油量。

• 發(fā)電廠部門預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)將以顯著的速度擴(kuò)張。氦3 用于在發(fā)電廣將水轉(zhuǎn)化為蒸汽。這會(huì)驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電。

• 液態(tài)氦3 可用作制冷劑，可通過蒸發(fā)液體(與其他低溫流體一樣)，或通過在氦 4 中的氦 3 相分離溶液中使用類似過程。

• 全球各國(guó)政府都在加快推進(jìn)現(xiàn)代能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)劃。節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境是兩項(xiàng)基本國(guó)策，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)在工業(yè)化和現(xiàn)代化進(jìn)程中的突出地位。

由于中國(guó)、印度、新加坡和馬來(lái)西亞等國(guó)家對(duì)電力的大規(guī)模需求，預(yù)計(jì)在亞太地區(qū)安裝核聚變電廠至關(guān)重要。人口增長(zhǎng)、基礎(chǔ)設(shè)施的快速發(fā)展以及醫(yī)療保健、制造和建筑等最終用途行業(yè)的增長(zhǎng)可能會(huì)在預(yù)測(cè)期內(nèi)推動(dòng)對(duì)發(fā)電的需求。

磁共振成像 (MRI) 和其他醫(yī)學(xué)成像方式日益受到重視

氦 3 被廣泛用于醫(yī)學(xué)成像方法，包括磁共振成像 (MRI)、臨床呼吸系統(tǒng)影響，如哮喘、慢性阻塞性肺病、囊性纖維化、輻射引起的肺損傷和移植。氦氣最常用作 MRI 設(shè)備中的致冷劑。致冷劑是維持極低溫度的物質(zhì)，例如冷卻器中的冰。氦氣的液態(tài)溫度比零低 450 度以上。由于 MRI 機(jī)器中的線圈必須保持接近該溫度才能產(chǎn)生拍照所需的強(qiáng)磁場(chǎng)，因此 MRI 機(jī)器中的線圈被液氦包圍。

Helium-3 具有廣泛的應(yīng)用范圍，使其在全球范圍內(nèi)蓬勃發(fā)展。全世界幾乎所有的氦 3 都用于安全目的。低溫學(xué)、量子計(jì)算機(jī)、中子散射設(shè)施、石油和天然氣勘探以及各種醫(yī)學(xué)應(yīng)用是其他用途。

Helium-3 被太空組織用作氫氣系統(tǒng)的惰性吹掃氣體，以及地面和飛行流體系統(tǒng)的加壓劑。氦氣還用作冷卻各種材料和精密焊接操作的低溫劑。氦氣作為一種無(wú)毒惰性氣體，非常適合在受控氣氛條件下使用。液氦的溫度低于 269 攝氏度，使其成為量子計(jì)算研究的合適冷卻劑。在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中，核磁共振技術(shù)是不可或缺的。MRI 掃描儀內(nèi)的超導(dǎo)磁體可達(dá)到極高的溫度并由氦氣冷卻。每年，單MRI 掃描儀消耗 700 升氦氣。用作熱成像量子探測(cè)器中的冷卻劑、導(dǎo)彈推進(jìn)系統(tǒng)中的吹掃氣體和燃料增壓劑。

機(jī)會(huì)

從月球表面提取氦 3 變得越來(lái)越重要

近幾十年來(lái)，科幻小說和事實(shí)一直受到從月球收集清潔高效能源的概念的推動(dòng)。太陽(yáng)風(fēng)用大量的 Helium-3 襲擊了月球，而地球則受到磁場(chǎng)的保護(hù)。由于它不具有放射性并且不會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)廢物，因此預(yù)計(jì)這種同位素可能會(huì)在聚變反應(yīng)堆中提供更安全的核能。月球表面的氦 3 濃度約為 0.01 ppm。一些人提倡探索月球、開采月球風(fēng)化層和利用氦 3 進(jìn)行聚變。由于氦 3 含量低，任何采礦設(shè)備都必須處理大量風(fēng)化層。一些想法建議將氦 3 提取附加到更大的采礦和開發(fā)項(xiàng)目中。

更加重視其作為核電站燃料的潛力

氦 3 (He3) 在當(dāng)前的聚變研究中被用作核聚變?nèi)剂?。由于放射性和核廢料，科學(xué)家們一直在努力利用核聚變而不是核裂變來(lái)發(fā)展核能。為太陽(yáng)和其他恒星提供動(dòng)力的同一能源也用于核聚變。一種可能的方法是在“非中子”（無(wú)中子）聚變反應(yīng)堆中使用氦 3 和氘作為燃料。當(dāng)氦 3 和氘融合形成普通的氦和質(zhì)子時(shí)，浪費(fèi)的能量更少，過程更易于管理。因此，使用氦 3 的核聚變反應(yīng)堆可能會(huì)提供一種非常有效的核能，幾乎沒有廢物或輻射，即使產(chǎn)生的質(zhì)子帶有電荷。

限制/挑戰(zhàn)

地球上 Helium-3 的稀缺性

Helium-3 是一種氦同位素，是一種非放射性、無(wú)害的惰性氣體。在地球上，氦 3 的供應(yīng)有限。在火山熱點(diǎn)附近觀察到出乎意料的大量氦 3 可能表明在地球深處存在一種罕見的含氦化學(xué)復(fù)合物。Helium-3 約占地球上所有氦氣的 0.0001%。應(yīng)用包括低溫學(xué)、國(guó)土安全、量子計(jì)算、中子散射設(shè)施、石油和天然氣勘探以及各種醫(yī)療用途。隨著 Helium-3 使用的增加，世界正在耗盡它。

關(guān)于從月球表面提取氦 3 的問題越來(lái)越多

在月球上開采氦 3 作為未來(lái)清潔、安全的核電站燃料來(lái)源的前景令人著迷，并帶來(lái)了幾個(gè)問題。其中一些問題非常技術(shù)性，涉及所涉及的核物理學(xué)的可行性。其他擔(dān)憂圍繞著前往月球、開采和過熱大量月球巖石以及將有價(jià)值的貨物返回地球的重要現(xiàn)實(shí)。考慮了三個(gè)可行性問題。這項(xiàng)任務(wù)技術(shù)要求高且復(fù)雜。在政治和法律上，目前的國(guó)際協(xié)議并未為月球采礦活動(dòng)提供基礎(chǔ)。在財(cái)務(wù)方面，該任務(wù)僅在最佳情況下產(chǎn)生凈利潤(rùn)，并且僅用于需要大量初始投資的大中型活動(dòng)。

進(jìn)一步的研究應(yīng)側(cè)重于聚變反應(yīng)堆的采礦作業(yè)和價(jià)格，以使月球 Helium-3 的消耗變得切實(shí)可行，因?yàn)樗鼈兊挠绊懥Υ蟠蟪^所有其他任務(wù)部分。盡管如此，還是可以檢查幾種交通方式。許多問題，不僅是技術(shù)問題，在開采氦 3 方面仍有待解決。

近期發(fā)展

2018 年 10 月，根據(jù) VacuTec MeBtechnik GmbH 的說法，中子探測(cè)器 70 060 - 70 065 是比例計(jì)數(shù)管，填充有 Helium-3 以獲得最佳的熱中子靈敏度。由于其高中子靈敏度和相對(duì)較低的伽馬輻射靈敏度，它非常適用于便攜式中子探測(cè)器和微小空腔或管道中的中子測(cè)量。

2021 年 9 月，Laurentis Energy Partners 開始生產(chǎn)用于醫(yī)學(xué)成像的 Helium-3 同位素。He-3 是一種用于評(píng)估肺功能的無(wú)毒吸入劑。吸入超極化 He-3 氣體后，可以使用磁共振成像 (MRI) 掃描儀對(duì)氣體混合物進(jìn)行掃描，以生成肺呼吸的詳細(xì)解剖學(xué)和功能圖片。這種創(chuàng)新方法能夠識(shí)別和治療多種慢性呼吸系統(tǒng)疾病。 

中國(guó)憑借不斷部署的探測(cè)設(shè)備在亞太地區(qū)占據(jù)主導(dǎo)地位。預(yù)計(jì)歐洲將主導(dǎo)氦 3 市場(chǎng)，因?yàn)榇殴舱癯上?(MRI) 和其他醫(yī)學(xué)成像方式在該地區(qū)越來(lái)越重要。由于氦3在該地區(qū)的廣泛應(yīng)用范圍，中東和非洲主導(dǎo)了氦3市場(chǎng)。