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我國是個(gè)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(gè)貧氦大國，95%以上的武漢氦氣都依賴于進(jìn)口，這一分量過于龐大。而且，大部分武漢氦氣都來自于和我國摩擦不斷的美國，面對日益增長的武漢氦氣需求，這成了我國又一“卡脖子”難題。不過是區(qū)區(qū)武漢氦氣為什么會(huì)被美國卡脖子？我國又是如何解決武漢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？
武漢氦氣是什么？
武漢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(shí)期形成，整個(gè)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(huì)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(shí)，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(diǎn)最低，只有4.22K，所以它經(jīng)常以氣體的形式存在。想要讓武漢氦氣變成液態(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(shí)，它的性質(zhì)會(huì)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
武漢氦氣的用途
武漢氦氣存在于很多常見物品中，比如氫氣球、溫度計(jì)、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)武漢氦氣什么事？其實(shí)因?yàn)闅錃庖兹家妆ǎ源嬖跇O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，改為不易燃的武漢氦氣。但因?yàn)榇蠹伊?xí)慣稱呼為氫氣球，所以沒有改口為武漢氦氣球。武漢氦氣也被很多潛水愛好者熟知。因?yàn)槲錆h氦氣會(huì)混合在氧氣中，然后被注入氣瓶供潛水員在水下呼吸時(shí)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(shí)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(huì)使用到武漢氦氣
為什么會(huì)被美國卡脖子？
武漢氦氣也被人稱之為“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(chǔ)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。目前地球上的武漢氦氣資源共計(jì)大約519億立方米，美國的氦儲(chǔ)量占全球氦儲(chǔ)量的40%，全球排名第一，俄羅斯的氦儲(chǔ)量占全球氦儲(chǔ)量的8%，但我國的氦儲(chǔ)量僅占2%。
而我國每年武漢氦氣消耗量高達(dá)2200萬立方米以上，所以絕大多數(shù)武漢氦氣都依靠進(jìn)口。雖然美國氦儲(chǔ)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(xiàng)目。同時(shí)不斷修訂和完善有關(guān)制度，保證武漢氦氣資源的有效控制。雖然美國成為了世界上最大的武漢氦氣出口國，但他們對武漢氦氣的控制還是非常嚴(yán)謹(jǐn)，甚至在2018年甚至將武漢氦氣列入危機(jī)礦中之一。
而且美國因?yàn)槿ツ旯I(yè)產(chǎn)量下降，所以2020年的武漢氦氣產(chǎn)量下降了17%，出口量也因此受到一定影響。所以氦的價(jià)格也一漲再漲，據(jù)有關(guān)媒體報(bào)道：2020年武漢氦氣進(jìn)口價(jià)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(chǔ)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(chǔ)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。美國擁有大量武漢氦氣完全是地域優(yōu)勢，他們身處的地區(qū)板塊更為穩(wěn)定，所以大量武漢氦氣被封存。再加上他們有開發(fā)和儲(chǔ)存的實(shí)力，所以才成為了武漢氦氣第一大出口國，世界上目前只有美國、卡達(dá)、俄羅斯等國家在出口武漢氦氣。
美國是武漢氦氣第一大出口國
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(chǔ)量，但是關(guān)鍵的氣體制備技術(shù)仍然被美國掌控。而且價(jià)格受戰(zhàn)亂和技術(shù)條件等因素影響，卡塔爾武漢氦氣的價(jià)格也比美國武漢氦氣的價(jià)格更高。這就導(dǎo)致我國武漢氦氣進(jìn)口依然主要依賴美國。武漢氦氣資源作為緊缺的資源，一旦完全停止進(jìn)口，將會(huì)對我國各行各業(yè)造成沖擊性影響，所以解決武漢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？
如何應(yīng)對武漢氦氣過度依賴問題？
為了防止武漢氦氣資源被美國卡脖子，我國調(diào)整了武漢氦氣進(jìn)口結(jié)構(gòu)，避免“把雞蛋放在同一個(gè)籃子里“。2019年上半年，我國進(jìn)口的武漢氦氣中：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(jià)格比美國價(jià)格高，而且卡塔爾的技術(shù)依賴美國，所以我國武漢氦氣進(jìn)口局勢依然嚴(yán)峻。我國也有武漢氦氣存在，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。但是我國武漢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。
為了實(shí)現(xiàn)“武漢氦氣自由”，我國也嘗試著從多個(gè)渠道制備武漢氦氣。有人說武漢氦氣不是會(huì)逸散到空氣中嗎？把它從空氣中“揪出來”不就好了。但提取武漢氦氣可沒這么簡單。
武漢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(gè)想法顯然不現(xiàn)實(shí)。但是武漢氦氣也在天然氣中存在，所以我國使用多種方法提取武漢氦氣。
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武漢氦氣純度高達(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”。
從天然氣中提取武漢氦氣。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，將武漢氦氣一點(diǎn)點(diǎn)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)行武漢氦氣提取，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(dòng)的“BOG（閃蒸氣）提氦裝置示范”每小時(shí)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)。
目前，我國具備提氦基本條件的工廠大約有30個(gè)，如果此項(xiàng)技術(shù)推廣落實(shí)，我國的武漢氦氣年產(chǎn)量就能達(dá)到300萬立方米，武漢氦氣的進(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(gè)段子：百年后的科學(xué)家如果知道武漢氦氣被我們拿來充氣球，不知道要心疼成什么樣子。武漢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(gè)問題。比如減少不必要的浪費(fèi)，或者用其他元素代替氦元素。工業(yè)方面，加大對武漢氦氣的回收利用，保證武漢氦氣資源使用價(jià)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(fèi)。除了武漢氦氣進(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？
中國如何攻堅(jiān)“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(xiàng)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(jì)），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(jià)值鏈上。
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(cái)政撥款、金融機(jī)構(gòu)以及社會(huì)組織多個(gè)方面發(fā)力，確保項(xiàng)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(lì)機(jī)制，鼓勵(lì)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(xiàng)卡脖子難題。
結(jié)論
武漢氦氣資源的重要性不言而喻，武漢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)約武漢氦氣等方法知識(shí)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(jiān)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(huì)用堅(jiān)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。
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