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美国占据半壁江山!中国95%氦气依赖进口,如今成功打破技术垄断

2021/5/14 15:33:410次浏览

本文为「金十数据」原创文章,未经许可,禁止转载,违者必究。近年来,美国升级芯片出口管制,一时间,“卡脖子”话题引起了广泛的讨论。虽然我们国家地大物博,同时建立了全产业链体系,但在某些

本文为「金十数据」原创文章,未经许可,禁止转载,违者必究。

美国占据半壁江山!中国95%氦气依赖进口,如今成功打破技术垄断

近年来,美国升级芯片出口管制,一时间,“卡脖子”话题引起了广泛的讨论。虽然我们国家地大物博,同时建立了全产业链体系,但在某些领域,还是会受制于人。


其中,就有一种战略性极高的气体资源,芯片制造也离不开它,而我国每年的需求量超过4000吨,但95%以上都依赖从美国、卡塔尔、澳大利亚等国进口,是一种容易被“卡脖子”的资源。那么,到底是哪一种气体资源?这就是接下来要为各位讲到的被誉为“黄金气体”的氦气

美国占据半壁江山!中国95%氦气依赖进口,如今成功打破技术垄断

氦气是一种具有低密度、低沸点和惰性等特质的气体,它是除了氢气以外最轻的气体,可能不少人都知道,拿氦气充气球要比容易爆炸的氢气安全多了。不过,如果只是用于充气球,那对氦气来说,简直是大材小用。


那么,氦气到底还有啥用?刚刚提及的芯片制造,就是氦气的重要用途之一。众所周知,制造芯片要用到单晶硅,而制作这种材料需要把高纯多晶硅放在石英坩埚中加热,温度维持在1400度左右。这么高的温度,如果没有氦气保护,就很容易发生化学反应。所以,芯片制造离不开氦气。上个月就有韩国媒体报道称,由于氦气供不应求,用于制造半导体的氦气价格1年内就暴涨了44%

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当然,氦气的用途还多着呢。比如在航空航天方面,无论是液氧煤油火箭发动机还是液氢液氧火箭发动机,它们输送燃料和氧化剂的系统都要用到氦气;而医院里的核磁共振仪要有超导体,也离不开液氦;另外,氦气还用于管道泄漏检查、高端检测设备载气、金属焊接保护气等领域。总之,如果没有氦气,很多行业都玩不转。


然而,全球的氦气资源分布却极不均衡。根据美国地质调查局的估计,全球氦气资源储量约519亿立方米,其中美国就存有206亿立方米,占比40%左右;而卡塔尔存有101亿立方米,俄罗斯存有68亿立方米;中国则少的可怜,仅存有11亿立方米,占比约2%


美国是全球最早开发氦气资源的国家之一,早在20世纪初,美国便发现油气田中含有氦气,随后对其进行开采。到了1960年,因为意识到氦气的重要战略价值,美国修改了氦气法案,强制要求油气公司,对于那些氦气丰度达到工业利用指标的气田,必须回收氦气,统一卖给国家。如今,美国生产的氦气已占到全球的半壁江山。

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这些年来,氦气价格飙涨,可谓越来越金贵,不少国家也纷纷打起了氦气的主意。其中,卡塔尔已经成为全球第二大氦气生产国家,产量占据全球近30%。随着中美竞争越发激烈,近年来我国也调整了氦气进口来源——有60%以上的进口氦气来自卡塔尔,而进口自美国的比例降至1/4左右。


看似我国进口氦气对美依赖不算高,不会被美国“卡脖子”,但这其中却存在一个隐患——卡塔尔没有自主开采技术,其开采设备大都依赖美国。要知道,氦气非常轻,地球引力吸不住,现在的氦气资源,大都伴生在天然气中,唯一工业化获取氦气的途径,就是天然气分离法——需要经过多次液化、分馏和提纯,才能获得纯净的氦气,此前我国也不掌握氦气的提取技术。

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不过,为了打破国外技术垄断,我国早就开始布局。在《国家重大科技基础设施建设中长期规划(2012-2030年)》确定的16个重大专项中,就有8项与开采氦气等用到的低温技术相关。经过我国科研人员的努力,去年7月,我国便成功填补了技术空白,研制出一套液化天然气闪蒸汽低温提氦装置,这套装置成功在宁夏盐池实现商业化运营,年产20吨。


值得高兴的是,近日,我国又取得了更大的技术突破。国家重大科研装备研制项目——“液氦到超流氦温区大型低温制冷系统研制”已经通过验收,成果鉴定为“国际先进水平”。由此,我国具备了研制液氦温度(零下269℃)千瓦级,和超流氦温度(零下271℃)百瓦级大型低温制冷装备的能力。

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这套装备不仅能够用于氦气资源开发,还是航空航天、氢能源储运等领域及一批大科学装置不可或缺的核心基础,本领大着呢。接下来,我国科研人员还将继续挑战“液氦温度万瓦级,和超流氦温度千瓦级的大型低温制冷装备”的世界级难题。


技术在手,心里不慌。有了这套装备,我们不仅可以在本土规模开采氦气资源,也可以与卡塔尔、俄罗斯等氦气资源较为丰富的国家合作,为我国氦气安全“保驾护航”。即便哪天美国要在氦气资源上“卡脖子”,到时候我们也能从容应对了。


文 | 梁锦源 题 |凌明 图 | 卢文祥 审 | 陆烁宜

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