氦氣價格持續上漲丨為什么氦的供應令人困惑

歐盟已將氦氣從關鍵原材料清單中刪除。然而，氦總是存在供應瓶頸。

如果沒有氦氣，太空火箭的發射幾乎是不可能的，因為氦氣在加油和火箭推進劑的壓力積累過程中使用，因為它的反應性極低。（圖片：火箭實驗室）

羅伯特·科爾曼·理查森幾乎比其他任何人都更了解氦氣，這位物理學家因對惰性氣體的研究獲得了1996年的諾貝爾獎。而理查森也是一再警告要謹慎使用氦氣，世界儲備將在大約 25 年內耗盡。2035 年世界上會不會沒有足夠的氦氣？

歐盟專家對情況的評估不同。歐盟定期審查83種原材料的供應情況。直到2017年，氦氣仍在關鍵資源名單上，但2020年的評估結果有所不同，認為惰性氣體的供應是安全的。

這種明顯的矛盾是原料氦令人困惑的歷史的一部分。全球數據形勢“非常糟糕”，德國原材料局 (Dera) 在一份關于惰性氣體的背景文件中寫道。根據 Dera 的說法，之前官方公布的產量可能不正確。多年來，全球需求大致與供應相匹配。

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層，進入大氣層并最終消失在太空中。氦的第二個重要儲備是在地球形成階段部分形成的氣體。它發生在地幔中，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防止這種氣體釋放到大氣中。

近年來，不斷有關于氦氣危機的報道，其中向用戶供應惰性氣體不再得到保證。大多數人甚至沒有注意到這些問題。世界上大約四分之一的氦需求用于冷卻醫療設備中的磁體，以進行復雜的成像診斷，例如核自旋和磁共振斷層掃描儀。氦氣也是生產玻璃纖維所需的原料之一。

由于其良好的導熱性，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。衛星上的許多超導體或測量設備都用氦氣冷卻，歐洲核子研究中心的粒子加速器和磁懸浮列車也使用惰性氣體。如果沒有氦氣，太空火箭的發射幾乎是不可能的，因為氦氣在加油和火箭推進劑的壓力積累過程中使用，因為它的反應性極低。氦氣可用作保護氣氛以生產極純的材料，并在某些焊接過程中用作保護氣體。商業潛水員在下潛到更深處時會呼吸氦-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。當然還有用于兒童生日派對或婚禮的小型金屬涂層特殊氣球。

氦僅在世界上少數幾個地方開采。到 1994 年，美國生產了大部分天然氣。美國是唯一的西方氦氣生產國，德克薩斯州的Cliffside氦氣儲存場幾十年來一直發揮著重要作用，是迄今為止最大的已知來源。

但世界市場發生了變化。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法逸出。雖然美國傳統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，在復雜的工業工廠中分離氦氣已變得具有經濟吸引力。據稱，2017 年全球有 49 家氦氣工廠在運營。

55%的天然氣來自美國，23%來自卡塔爾，10%來自阿爾及利亞，還有少量來自加拿大、波蘭、澳大利亞和俄羅斯。這七個國家的這些份額每年都在變化，例如當更長的維護工作使制造商退出市場時。南非和坦桑尼亞開始增產，這將穩定氦氣供應。

近年來的氦氣危機可能是孤立影響的結果。今年，當美國的一家工廠因泄漏而被迫關閉時，卡塔爾的兩家工廠經常無法進行維護。此外，俄羅斯的一家工廠發生了爆炸，無論如何，該工廠的生產都將受到歐盟的禁運，主要受害者是大型研究機構，其中一些已經無法工作。