氦气稀有气体为什么这么多（宇宙第二多的气体氦气）

2021年上半年，我国的资源进口可谓是遭受了国际的大肆“抬价”，铁矿石、石油等等。

而其中有一项不太起眼的气体资源，名叫氦气。它在航天、军事、医学等高科技领域都有着广泛的运用，而且可代替性极小，堪称气体界的“稀土”。每年，我国都有95%的比例需要依靠外国的进口。

He，氦

这样的资源结构能长久吗？我们国家的氦气，该如何摆脱“卡脖子”，实现自立行走？

氦气是什么？

说起氦气，大多数人可能并不熟悉，但如果说到“氢气球”就不一样了，其实氢气球的正确名称应该叫作“氦气球”，内部填充的也是氦气，人们至今将它称作“氢气球”只是出于一种习惯。

这意味着，氦气和氢气具有颇多的类似之处，最显著的特点就是——轻。

氦是宇宙中第二轻的元素，同时，它也是宇宙中含量第二高的元素，在宇宙大爆炸时期大量产生，占了全宇宙元素质量的约1/5，超过其他原子总和的12倍。

但是，地球却似乎没能得到氦的“眷顾”，含量十分稀少，氦气也被叫作稀有气体，虽然在空气当中就有，但其体积仅占空气体积的0.0005%左右，而且氦气由于轻，很容易逃逸到大气当中去，人类无法再利用，因此它也被归类为不可再生资源。

除此以外，氦气还是一种惰性气体，化学性质非常稳定，它既不易溶于水，也几乎不会和其他元素发生反应。试想生活中，我们常常听到“氢化物”的说法，但却从来没有“氦化物”的说法。它的稳定，赋予了它很多氢气做不到的用途。

氦气用途有多广？

• 减压剂

氦气也被用来加入氧气罐中充当减压剂。潜水员在海中承受的压力比在陆地上大得多，很容易出现晕眩、耳鸣、呼吸困难的症状，这时候如果从氧气瓶中吸入密度压强大的氧气，会给人体带来很大的危险。

而氦气可以和氧气混合，减少氧气罐内部压强，制造一个适宜的气密度，让潜水员可以轻松吸入氧气，规避“减压病”的发生。

除此之外，氦气还是沸点最低的气体，达到了零下-268.93℃，在极度接近绝对零度（零下273.15℃）的情况下才变为液态，不会凝固，这让它在制冷方面有着卓越的发挥。

• 核磁共振

医用的核磁共振就需要用到氦气的制冷功能。核磁共振里面需要用到超导体造影，我们都知道超导体，它需要在超低的温度下才能实现电阻为0的条件。简单来说，需要用制冷的液氦环绕着超导体，让电流得以在超导体中通过，产生强磁场，才能够获取内脏器官的高分辨率图像。

超导体产生磁场原理

• 火箭发射

氦气制冷的另一大作用领域就是航天。

氦气可以对精准焊接的原材料进行冷却、吹除和封存，防止焊接处发生氧化反应；

在火箭上，也可以用氦气操纵各类气动阀门和部件，尤其是液氢低温阀门；

在航空器飞行或着陆的时候，也需要用氦气来做液态系统的气密剂。

有数据统计，NASA（美国国家航空航天局）每年要用掉上亿立方英尺的氦气。

• 核反应堆

氦气也被用在第三、第四代核电当中，它的热导率是二氧化碳的4.5倍，输送热量时消耗的功率远远低于除氢气外的其他气体，因此可以在发电时提高热能利用效率，还能用于空气冷却，减少热污染，在冷却水源不足的地方形成了替代作用。

高温气冷堆

值得一提的是，氦气的惰性还能用来防腐，毛泽东主席水晶棺内所充的防腐气体，就是氦气。

美国氦气为何能够实现垄断？

那么重要的氦气，用来让气球浮空是不是倒还显得大材小用了？毕竟它在全球都是最受青睐的气体之一，美国甚至将氦气归类在了国家安全材料的名单中。

不得不说，美国真是一个非常受到氦气“眷顾”的国家，1903年，美国首次从大型油气田中开采出一种“点不燃”的天然气，后来经过科学家的分析，发现点不燃的原因是里面有很高含量的氦气。

之后，美国研制出氦气分离的技术，成为了世界上首个掌握工业制纯氦的国家，自此掌握了全球几乎所有的氦气资源和技术。

2020年，美国的氦气产量达到了21.5亿立方公尺（6100万立方米），约占全球产量的44%，位居世界第一，这让美国不仅不会因为“氦气荒”而困扰，甚至在国际的氦气市场上都掌握有话语权，可以通过限制进出口，卡其他国家的“脖子”。

我们中国就是深受其影响的国家之一，中国的氦气资源仅占世界的2%左右，根据国内需求计算，每年都有大约95%的氦气需要进口。

我们的对美国氦气的进口量虽然仅有26%左右，但美国氦气的价格是比较便宜的，如果这条线被切断，不仅进口的平均成本会增加，也会对我国的需求氦气的各行各业造成阻碍。

目前，中国进口的氦气量仍在连年增加，平均涨幅达到15%左右，与此同时，氦气的进口价格也在不断提高，2018年上半年的氦气均价为48.9美元/公斤，到了2019年同期增长到了56.9美元/公斤，年涨幅达到16.36%；在2020年，氦气的平均进口价格更是达到了82.2美元/公斤，年涨幅达到44%。

这虽然和2020年的疫情有一定关系，但背后无疑也有着美国的人为提价。更甚的是，我们不仅在进口价格上被牵制，就连氦气制备的技术都受影响。

德国就在上个世纪被美国氦气“卡脖子”，不得不将氦气飞艇改为氢气飞艇，最终却引发了爆炸事故，也直接造成了飞艇产业的衰落。试想一下，如果我国在半导体、航天行业上遭到“氦气”制裁，后果比起德国又有多严重？

相比美国，中国没有这样的好运气，那么，我们能不能通过人为努力，突破美国氦气垄断，摆脱危险的资源结构呢？

如何实现“自立行走”？

我国天然气中的氦气含量很少，这样的先天缺陷很难改变；但从2020起，中国科学院理化技术研究所的一个小组发现，中国可以从天然气的废料当中提取氦气，这一旦成功，能够成为我国氦气产业的“翻盘”，同年7月，中国首座大型氦气厂在宁夏盐池县正式运营。

从废料中能生产的氦气有多少呢？不多，年产量仅仅只有20吨左右，和每年4300多吨的需求量存在很大差距。

但这仅仅是一座工厂的产量，如果中国可以建立几百座类似的工厂，我们想要实现“自力更生”并非难事。

除此之外，生产氦气的是“天然气废料”，材料成本几乎等于0，而一座工厂的建设成本预计在3000万~5000万人民币之间，并不算特别昂贵，而且可以长期使用，性价比来说和进口氦气“有的一拼”，随着时间越来越长，还能收回越来越多的成本。

飞艇运输也离不开氦气的支撑

不仅如此，中国在探月领域也走在全球前沿，在未来，中国将有机会开采月球上的氦资源。而月球上的氦含量远远高于地球，预计有100万吨氦-3附着在月球表层。

氦-3虽然和氦气有所不同，但也是一种非常突出的未来新能源，而且比现在常用的核电材料要安全，月球上氦-3的总储量，足够支持人类使用700年。

当然，这只是一个美好的愿想，现阶段最重要的还是打好现有氦资源的基础设施，实现最大效率的利用，至少要在我国的高、精、尖领域，摆脱“卡脖子”，中国发展才能迈出强健的一步。

至于美国，如果要和中国打资源战争，握有全球一半稀土资源的中国，也会让他们犹豫三分。在国际上、在资源领域，唯有合作共赢才是硬道理！

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