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我國是個資源大國，廣袤的土地上蘊(yùn)含眾多令世界各國渴求的稀有資源。不過，我國卻是一個貧氦大國，95%以上的氦氣都依賴于進(jìn)口，這一分量過于龐大。而且，大部分氦氣都來自于和我國摩擦不斷的美國，面對日益增長的氦氣需求，這成了我國又一“卡脖子”難題。不過是區(qū)區(qū)氦氣為什么會被美國卡脖子？我國又是如何解決氦氣資源稀缺問題的呢？其他領(lǐng)域的卡脖子問題又該如何解決？

氦氣是什么？

氦氣是一種無色無味的惰性氣體，排在元素周期表中稀有氣體的第一位，大部分在宇宙大爆炸時期形成，整個宇宙中，氦的質(zhì)量占23%，是全宇宙含量排名第二的元素。氦在一般狀態(tài)下不會和其他物質(zhì)反應(yīng)，哪怕將它和水放在一起，也很難溶解進(jìn)去。20℃時，每升水只能被溶解8.61毫升的氦。

正是由于氦的化學(xué)性質(zhì)不活潑，所以它經(jīng)常被作為防腐的材料。在所有元素中，氦的沸點最低，只有4.22K，所以它經(jīng)常以氣體的形式存在。

氦氣

想要讓氦氣變成液態(tài)或者固態(tài)，不僅僅需要改變它的溫度，還要對其進(jìn)行加壓。最神奇的是，當(dāng)液氦溫度低于-271℃時，它的性質(zhì)會發(fā)生改變，成為一種超流體。超流體下的氦導(dǎo)熱性極高，是銅的800倍，而且它還能穿透很多常見材料，比如玻璃、橡膠等材質(zhì)。而且氦的密度很小，質(zhì)量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)輕于空氣，并且有著不易燃的特性，因此，氦也成為了很多高精尖技術(shù)行業(yè)的必需品之一。

高純氦

氦氣的用途

氦氣存在于很多常見物品中，比如氫氣球、溫度計、燈泡、霓虹燈等物品。有人問氫氣球不是靠氫氣升空的嗎？關(guān)氦氣什么事？

其實因為氫氣易燃易爆炸，所以存在極大的安全隱患，所以我國從很早以前起就明令禁止了氫氣填充氣球，改為不易燃的氦氣。但因為大家習(xí)慣稱呼為氫氣球，所以沒有改口為氦氣球。氦氣也被很多潛水愛好者熟知。因為氦氣會混合在氧氣中，然后被注入氣瓶供潛水員在水下呼吸時使用。

我國早就明令禁止了氫氣填充氣球這樣就可以減少潛水員的呼吸阻力，還能消除氮麻醉，延長潛水員在水下的時間，還能防止?jié)撍畣T患上減壓病。氣體形態(tài)下的氦也被醫(yī)療行業(yè)廣泛使用，常常用于治療氣喘和喘息，氬氦刀還能用來治療癌癥。液體形態(tài)下的氦在工業(yè)上用途更廣，可以當(dāng)作冷卻劑和制冷劑。

超流體形態(tài)下的氦可以用來制作超導(dǎo)材料。除此之外，原子反應(yīng)堆、航天加速器、金屬冶煉等行業(yè)，到處都有它的身影。

潛水員潛水也會使用到氦氣

為什么會被美國卡脖子？

氦氣也被人稱之為“黃金氣體”，是航空航天事業(yè)、半導(dǎo)體制造業(yè)、低溫超導(dǎo)行業(yè)等領(lǐng)域中不可忽缺的角色。隨著氦的應(yīng)用范圍越來越廣，需求量也非常大。雖然氦元素在宇宙中的含量位居第二，但是氦在陸地上的儲存量并不算多，再加上氦的用途范圍極廣，但天然生成速度很慢，再加上它很容易逸散在空氣之中，所以氦資源日益短缺。目前地球上的氦氣資源共計大約519億立方米，美國的氦儲量占全球氦儲量的40%，全球排名第一，俄羅斯的氦儲量占全球氦儲量的8%，但我國的氦儲量僅占2%。宇宙中氦元素的含量在排在前幾名而我國每年氦氣消耗量高達(dá)2200萬立方米以上，所以絕大多數(shù)氦氣都依靠進(jìn)口。雖然美國氦儲量不少，但他們早在1917年就開始制定氦資源的相關(guān)法律，并且成立了聯(lián)邦氦項目。

同時不斷修訂和完善有關(guān)制度，保證氦氣資源的有效控制。雖然美國成為了世界上最大的氦氣出口國，但他們對氦氣的控制還是非常嚴(yán)謹(jǐn)，甚至在2018年甚至將氦氣列入危機(jī)礦中之一。而且美國因為去年工業(yè)產(chǎn)量下降，所以2020年的氦氣產(chǎn)量下降了17%，出口量也因此受到一定影響。所以氦的價格也一漲再漲，據(jù)有關(guān)媒體報道：2020年氦氣進(jìn)口價格每噸為8.22萬美元，年增44％。而我國是用氦大國，也是貧氦大國，每年有著2200萬立方米的需求量。

我國是用氦大國，但由于氦儲量太低，所以95%的氦都來自于進(jìn)口，更讓人擔(dān)心的是，隨著需求用量的不斷增加，氦進(jìn)口的數(shù)量也在逐年增大。有人說，雖然美國氦儲量全球第一，但別的國家也有氦，我們可以從其他國家進(jìn)口啊。美國擁有大量氦氣完全是地域優(yōu)勢，他們身處的地區(qū)板塊更為穩(wěn)定，所以大量氦氣被封存。再加上他們有開發(fā)和儲存的實力，所以才成為了氦氣第一大出口國，世界上目前只有美國、卡達(dá)、俄羅斯等國家在出口氦氣。

美國是氦氣第一大出口國

原本地處中東地區(qū)的國家卡塔爾就曾被很多人寄予厚望，但是卡塔爾雖然有一定量的氦儲量，但是關(guān)鍵的氣體制備技術(shù)仍然被美國掌控。而且價格受戰(zhàn)亂和技術(shù)條件等因素影響，卡塔爾氦氣的價格也比美國氦氣的價格更高。這就導(dǎo)致我國氦氣進(jìn)口依然主要依賴美國。氦氣資源作為緊缺的資源，一旦完全停止進(jìn)口，將會對我國各行各業(yè)造成沖擊性影響，所以解決氦氣資源緊張問題迫在眉睫。那我國又該如何解決這一問題呢？

卡塔爾也有一定的氦儲量如何應(yīng)對氦氣過度依賴問題？

為了防止氦氣資源被美國卡脖子，我國調(diào)整了氦氣進(jìn)口結(jié)構(gòu)，避免“把雞蛋放在同一個籃子里“。2019年上半年，我國進(jìn)口的氦氣中：13%來自澳大利亞，26%來自美國，61%來自卡塔爾。但卡塔爾進(jìn)口價格比美國價格高，而且卡塔爾的技術(shù)依賴美國，所以我國氦氣進(jìn)口局勢依然嚴(yán)峻。我國也有氦氣存在，大部分都在我國中西部盆地、東部部分含有盆地以及部分溫泉中。但是我國氦氣田中的氦含量很低，所以每年的氦產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠使用所需。

卡塔爾也有一定的氦儲量

為了實現(xiàn)“氦氣自由”，我國也嘗試著從多個渠道制備氦氣。有人說氦氣不是會逸散到空氣中嗎？把它從空氣中“揪出來”不就好了。但提取氦氣可沒這么簡單。氦氣在空氣中的含量少得可憐，可能捕捉了半座城的空氣還提煉不到一塊磚的量，所以這個想法顯然不現(xiàn)實。但是氦氣也在天然氣中存在，所以我國使用多種方法提取氦氣。比如“空分法”“氦液法”“低溫液化分流”等方法，雖然前兩種提取方法提取出的氦氣純度高達(dá)99.99%，但是工藝繁瑣，成本極高，所以最常用的方法是“低溫液化分流法”。低溫液化分流法使用到的部分裝置從天然氣中提取氦氣。使用這種方法提取天然氣的前提是，天然氣的中氦含量要在0.5%以上，其次要進(jìn)行多種工序，重復(fù)液化分流，將氦氣一點點從天然氣中“過濾”出來，最后才能得到所需的純氦。

2020年，我國的一家公司通過創(chuàng)新式的“閃蒸汽提氦法”，從天然氣的廢料中進(jìn)行氦氣提取，而且大獲成功。更重要的是，提氦裝置也是我國自主研發(fā)生產(chǎn)。

此前我國在寧夏啟動的“BOG（閃蒸氣）提氦裝置示范”每小時能產(chǎn)出40升液氦，雖然年產(chǎn)量僅有20噸，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及我國的需求量，但它的出現(xiàn)證明我們可以不絕對依賴進(jìn)口，避免受制于人的局面出現(xiàn)。

閃蒸汽提氦法原理示意圖

目前，我國具備提氦基本條件的工廠大約有30個，如果此項技術(shù)推廣落實，我國的氦氣年產(chǎn)量就能達(dá)到300萬立方米，氦氣的進(jìn)口依賴程度將幅度降低，我國的卡脖子難題也將被有效解決。

網(wǎng)上流傳著這樣的一個段子：百年后的科學(xué)家如果知道氦氣被我們拿來充氣球，不知道要心疼成什么樣子。氦氣作為日益短缺的資源之一，節(jié)約使用也是我們需要重視的一個問題。

比如減少不必要的浪費，或者用其他元素代替氦元素。工業(yè)方面，加大對氦氣的回收利用，保證氦氣資源使用價值的最大化。

醫(yī)療方面，飛利浦最新研制了以中無液氦的核磁共振儀，優(yōu)化液氦使用過程，有效降低了使用過程中逸散造成的浪費。除了氦氣進(jìn)口卡脖子以外，我國在很多領(lǐng)域依然存在卡脖子問題，這些問題又該如何解決？

我國一部分工廠具有提氦能力中國如何攻堅“卡脖子難題”？

我們在國際6位數(shù)編碼的貿(mào)易產(chǎn)品類別中選擇在剩余與制造業(yè)高度相關(guān)的3146種中間品和資本品中進(jìn)行類別研究。基于中國對每一種進(jìn)口產(chǎn)品的依賴度估算（以每項產(chǎn)品貿(mào)易進(jìn)口額和該產(chǎn)品在主要出口國的市場占有率進(jìn)行估計），發(fā)現(xiàn)共有88種中國高度依賴的進(jìn)口產(chǎn)品（中位數(shù)依賴度水平為78.9%）。這88種產(chǎn)品均分布于中高端價值鏈上。

中國是一個進(jìn)口大國為了打破卡脖子僵局，我國通過多種方式破解難題。一方面加大資金支持，為卡脖子技術(shù)提供資金保障。從財政撥款、金融機(jī)構(gòu)以及社會組織多個方面發(fā)力，確保項目研究能夠長期穩(wěn)定。另一方面，優(yōu)化科研布局，將卡脖子技術(shù)“清單化”，將卡脖子難題作為研發(fā)的重中之重，確保不留科研死角。還有就是培養(yǎng)良好的科研生態(tài)環(huán)境，建立良好的激勵機(jī)制，鼓勵科研人員做好研究工作。

我國本身有著全世界最大的數(shù)據(jù)圈、龐大的人力資本和市場等優(yōu)勢，雖然在部分高精尖產(chǎn)業(yè)依然沒能打破壟斷壁壘，但是相信在不久的將來，我們一定不斷攻破各項卡脖子難題。

結(jié)論氦氣資源的重要性不言而喻，氦氣資源緊缺仍然是我國的一大難題。如何不被美國“卡脖子“想辦法調(diào)整進(jìn)口比例結(jié)構(gòu)，如何節(jié)約氦氣等方法知識只是表象的辦法。而究其根本，我們一定要有徹底破除氦資源的辦法，才能不被受制于人。早在幾年前，國家就提出了攻堅卡脖子難題，這就說明我們對卡脖子問題早就重視起來了。經(jīng)過這幾年的飛速發(fā)展，問題已經(jīng)逐步被解決，相信在不久的將來，我們一定會用堅定的決心、頑強(qiáng)的意志展示出真正的中國技術(shù)，用“中國智造”向全世界交上最漂亮的答卷。