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世界上的氦气用完了吗?

 


惰性气体已成为世界上最抢手的商品之一。即使是研究也离不开它——但瓶颈迫在眉睫当世界政治局势动荡时,担心供应的不仅仅是研究人员。氦具有其他元素所没有的能力。这使其成为科学、医学和工业不可或缺的一部分。

无色、无味、无毒或爆炸性,但最重要的是,这就是它的超能力:即使在接近绝对零的温度下也不会凝固。全球生产的氦气中约有四分之一用于冷却在磁共振成像 (MRT) 或核磁共振波谱仪 (NMR) 等设备中发现的超导电磁体。

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研究不可或缺

然而,这个线圈只有在非常低的温度下才能保持超导性。只有这样它才没有电阻,奥地利科学技术研究所的 Paul Schanda 解释说。结构生物学家依靠氦来研究分子水平的生物过程。仅在美国,估计就有 400 个研究小组依赖于超冷惰性气体。

然而,研究只占市场的一小部分。他们的购买力及其对市场的影响力很低。近年来,她唯一可以确定的是价格稳步上涨——在过去十年中几乎翻了一番。去年秋天,对加拿大大学氦气供应的担忧达到顶峰,促使加拿大中部的萨斯喀彻温省政府宣布了氦气行动计划。

在地壳中的形成

目标是到 2030 年实现 10% 的世界市场份额。目前约为百分之一。氦是一种有限的资源。通过地壳中的放射性衰变形成需要数百万年。它在零下 269 摄氏度时变成气态。因为它比空气轻,所以它从大气层中逸出,告别太空,再也见不到了。

这意味着稀有气体在理论上甚至不能再生。其中大部分通过地球表面扩散并消失。只有一小部分残余物被困在自然密封的天然气储层中。这些矿床中很少有足够的浓度用于有利可图的氦气开采。

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不透明的市场

到目前为止,全球氦气市场将如何发展以及储量将持续多长时间尚未达成共识。十多年前,因研究获得诺贝尔奖的美国物理学家罗伯特·理查森警告说,三十年后将不再有氦。另一方面,欧盟于 2020 年将氦气从其濒危原材料清单中删除。

该系统的脆弱性最终在 2017 年对卡塔尔的封锁中得到证明,卡塔尔是仅次于美国的第二大氦生产国,当时全球供应出现瓶颈。现在越来越多的声音说,迄今为止最大的瓶颈迫在眉睫。尽管市场缺乏透明度,但有迹象表明原因:从 1925 年到 1995 年,美国积累了 10 亿立方米的氦气作为战略储备。1996 年,国会最终决定出售,在某些情况下大大低于市场价值。

负担得起的价格有风险

在某种程度上,全球 35% 的供应来自德克萨斯州的这家氦工厂,这使市场保持稳定。经过一再拖延,商业销售现在终于在 9 月停止。安全事件还导致 7 月份突然停止运营。其他国家需要一段时间才能缩小这一差距。此外,俄罗斯天然气生产巨头俄罗斯天然气工业股份公司新建的阿穆尔工厂发生爆炸,延迟了那里的氦气生产。乌克兰当前的政治局势也在加剧紧张局势。

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减少损失

对于研究而言,以易于计算和负担得起的价格安全获取资源至关重要。Schanda 和他的团队主要研究在体内执行重要任务的蛋白质,例如负责为细胞提供能量的线粒体。他使用核磁共振波谱来观察这个复杂的机器内部。

在这个过程中,部分冷却氦总是蒸发掉。根据制造商的说法,每 150 天需要补充大约 90 升水。为了不让气态氦流失到太空中,将它装在一个气球中,然后用气瓶将其压缩。维也纳科技大学随后再次将其液化。去年,超过 100,000 升的氦气被返还给了奥地利各大学。

以这种方式回收,液氦只需花费大约五分之一,”Schanda 说。至少在中期内,机构可以缓冲市场的波动。但在技术上也发生了一些事情:根据型号的不同,MRT 可以容纳大约 1000 升液氦。虽然旧设备每年的浪费约为 500 升,但由于闭路,新型号几乎没有损失任何东西。尽管如此,氦当然不会变得更多。


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