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你有没有想过,那些在生日派对上飘扬的气球,有一天可能会成为科技发展和国家安全的“拦路虎”?
氦气,这种看似寻常的无色无味气体,却在全球科技和工业领域扮演着不可或缺的角色。
然而,全球氦气资源分布却极度不平衡,美国凭借其丰富的储量和长期的战略布局,牢牢掌控着全球氦气供应的命脉。
而中国作为全球第二大经济体和制造业大国,却面临着氦气资源匮乏,严重依赖进口的困境,95%的对外依存度,无异于将发展的命脉交到了别人手里。
一边是日益增长的需求,一边是受制于人的供应,中国该如何突围“氦”流,破解“卡脖子”难题?
信息来源:氦气对外依存度超过95%,国产化核心技术突破进展如何--专访中国科学院院士张锁江新华社 2024-04-04
“科技血液”提到氦气,很多人首先想到的可能是色彩斑斓的派对气球,然而,氦气的真正舞台远不止于此。
它被称为“黄金气体”,绝非浪得虚名,其独特性质和不可替代的应用价值,使其成为现代科技和工业发展不可或缺的基石。
氦气是已知沸点最低的物质,达到惊人的零下268.9摄氏度,这一特性使其成为超导技术的“宠儿”。
超导技术简单来说,就是在极低温环境下,某些材料的电阻会突然消失,电流可以无阻碍地通过,从而实现电力传输的零损耗。
而要达到如此低的温度,就必须依靠液氦来冷却。
同时,在医疗领域氦气也是功不可没。
核磁共振成像(MRI),这项可以让人们“看穿”身体内部结构的医学影像技术,其核心部件——超导磁体,就需要依靠液氦来维持超低温工作环境。
如果没有氦气,许多依赖MRI进行诊断和治疗的疾病,将难以得到及时有效的处理。
不仅如此,氦气在航天领域也扮演着重要角色。
火箭发射时,需要使用大量的液氦来清洗和冷却发动机,确保其在极端条件下正常工作,可以说如果没有氦气,人类探索太空的步伐将会受到极大限制。
除此之外,在芯片制造、焊接、光纤通信等领域,氦气都发挥着不可替代的作用。
因此氦气就像现代科技的“血液”,无声地流淌在各个高科技领域,支撑着人类社会的发展进步。
然而,与氦气广泛应用形成鲜明对比的是,其在地球上的储量却十分有限。
全球氦气储量大约为519亿立方米,其中美国独占40%,占据绝对主导地位,俄罗斯、卡塔尔等国紧随其后,而中国仅占2%左右。
这种资源分布的极度不平衡,为全球氦气供应埋下了隐患。
近年来,随着全球高科技产业的快速发展,对氦气的需求量与日俱增。
据统计,全球氦气市场规模在2022年已经超过100亿美元,预计到2028年将达到160亿美元。
然而,与之形成鲜明对比的是,全球氦气产量增长却十分缓慢,供需矛盾日益突出。
中国“氦”事作为全球第二大经济体和“世界工厂”,中国对氦气的需求量巨大。
数据显示,中国每年的氦气消耗量高达2200万立方米以上,并且这一数字还在以每年6%的速度增长。
然而,与巨大需求形成鲜明对比的是,中国自身的氦气产量却十分有限,受限于地质条件,中国氦气资源较为贫乏,且开采难度大、成本高。
目前,中国95%以上的氦气依赖进口,主要来自美国、卡塔尔、澳大利亚等国。这种高度依赖进口的局面,使得中国在氦气供应上面临着多重风险。
由于全球氦气供应紧张,近年来国际市场价格持续走高。2017年以来,全球氦气价格已经上涨了3倍多,部分地区甚至出现“一瓶难求”的局面。
对于严重依赖进口的中国来说,高昂的氦气价格无疑加大了企业的生产成本,削弱了产品的市场竞争力。
同时还有供应风险,国际政治经济形势复杂多变,国际贸易摩擦时有发生。
一旦主要氦气供应国出于政治或经济利益考量,限制对中国出口,将会对中国高科技产业发展造成严重冲击,甚至可能引发系统性风险。
更为严峻的是,长期依赖进口还将制约中国氦气相关产业的发展,导致技术水平落后,最终陷入“受制于人”的被动局面。
面对严峻的“氦”形势,中国并非无动于衷。近年来,中国政府和企业已经意识到氦气资源安全的重要性,并开始采取一系列措施积极应对。
那么,中国究竟采取了哪些措施?这些措施能否真正破解“氦”局?
突围“氦”流面对严峻的“氦”形势,中国并非坐以待毙。
近年来,中国政府和企业已经意识到氦气资源安全的重要性,并开始采取一系列措施积极应对,力图打破“资源诅咒”,走出一条自主可控的“氦”路。
中国并非完全没有氦气资源,只是相对贫乏且开采难度较大,为了改变受制于人的局面,中国近年来加大了对国内氦气资源的勘探和开发力度。
位于四川盆地和塔里木盆地的部分地区,蕴藏着一定的氦气资源,近年来,中国地质学家和石油工作者们,不断深入这些地区,利用先进的勘探技术,寻找新的氦气资源。
虽然目前国内氦气产量有限,但随着勘探力度的加大,以及开采技术的进步,未来有望逐步提高国内氦气产量,缓解对外依存度过高的压力。
同时中国还进行了技术的突破,传统的氦气提取方法主要依赖于含氦天然气,提取成本高,效率低,而且严重依赖于天然气资源。
为了突破技术瓶颈,中国科研人员另辟蹊径,探索从其他途径提取氦气,其中最引人注目的是“闪蒸汽提氦法”。
“闪蒸汽提氦法”,这项由中国科学院院士张锁江带领的团队研发的技术,可以从天然气的废料中提取氦气。
这项技术的成功应用,相当于变废为宝,不仅能够提高氦气利用率,还能降低提取成本,对于中国这样天然气资源相对匮乏的国家来说,意义重大。
除了加大资源勘探和技术创新,中国还积极布局氦气产业链,培育本土氦气生产和应用企业。
近年来,中国涌现出一批致力于氦气生产、储存、运输、应用的企业,逐步形成一个完整的产业生态系统,打破了长期以来国外企业垄断的局面。
柳钢集团的成功案例,证明了中国企业有能力在氦气领域取得突破,也为中国氦气产业的未来发展注入了信心。
面对全球性的氦气资源短缺问题,任何国家都无法独善其身,中国深知,合作共赢才是解决问题的根本途径。
近年来,中国积极开展国际合作,与俄罗斯、卡塔尔等氦气资源丰富的国家,探讨合作开发氦气资源的可能性,并在氦气提取、储存、运输等方面加强技术交流与合作。
通过国际合作,中国可以学习借鉴国外先进技术和经验,拓宽氦气进口渠道,降低供应风险,同时也可以推动全球氦气资源的合理开发和利用。
笔者认为虽然破解“氦”局的道路并非一帆风顺,但中国已经迈出了坚实的步伐。
未来,中国需要继续加大科研投入,加速技术创新,争取早日实现氦气资源的自主可控。