2022年3月,俄羅斯突然宣布限制氦氣出口,緊接著,美國也提高了氦氣出口價格,漲幅超過30%。而彼時的中國,95%的氦氣都靠進(jìn)口,大量關(guān)鍵設(shè)備因氦氣短缺停擺。在不掌握資源和技術(shù)的情況下,中國的高端制造,仿佛踩在了別人設(shè)下的“地雷”上。
同年,一家中國醫(yī)療設(shè)備企業(yè)因為缺氦,導(dǎo)致30臺MRI設(shè)備無法調(diào)試,違約金高達(dá)數(shù)百萬元。這一幕刺痛了整個產(chǎn)業(yè)鏈,更讓國人明白,哪怕是看不見摸不著的一口氣,也可能成為掐住國家命脈的武器。中國到底為何在氦氣問題上落入被動局面?又該如何破局,擺脫對外依賴?
氦氣雖然在空氣中存在,卻只占百萬分之五,一旦泄漏便飄向大氣層外,無法再回收。這種“用一點少一點”的特性,使它比石油還難得。更關(guān)鍵的是它的物理屬性——常壓下沸點接近絕對零度,是制冷和超導(dǎo)的理想介質(zhì)。全球所有MRI、火箭、半導(dǎo)體工廠幾乎都離不開它。
2021年至2023年,中國氦氣消費量從2118萬立方米增長至2618萬立方米,年均復(fù)合增長率達(dá)到11.18%。預(yù)計到2025年,這一數(shù)字將突破2500×10?立方米。需求翻倍增長,但國產(chǎn)自給率卻不到5%,這中間的鴻溝,成了別人掐脖子的手段。
美國掌握全球40%的氦氣儲量,早在1903年便發(fā)現(xiàn)富氦氣田,并在1960年代建立國家戰(zhàn)略儲備,同時對所有含氦氣體進(jìn)行采樣估算,節(jié)省了大量資源。到2012年之前,美國在氦氣市場的占比接近80%,是毫無爭議的壟斷者。
中國的困境不僅是“資源少”,還在于“技術(shù)被卡”。本國氣田中氦含量普遍只有0.03%到0.05%,遠(yuǎn)低于國外1%以上的富氦氣田,這意味著提取難度極高。更雪上加霜的是,氦氣提純所需的設(shè)備長期被美國企業(yè)壟斷,并列入出口管制清單,想買都買不到。
2018年,美國在氦氣出口上附加“不得用于軍事和科研領(lǐng)域”的條款,不僅限制了供應(yīng),還直接干預(yù)了中國的科技發(fā)展。面對重重封鎖,中國沒有選擇妥協(xié),而是悄然啟動了“找氦行動”。
2025年以前,來自蘇里格、涪陵、靖邊等六大氣田的新增探明氦氣儲量達(dá)到了40.7億立方米,每處氣田儲量都超過2億立方米。更令人驚喜的是,在陜西渭南首次發(fā)現(xiàn)了“獨立氦氣藏”,氦氣不和天然氣混合,純度高、提取更容易。
與此同時,寧夏鹽池建成全國首座商業(yè)化BOG提氦工廠,年產(chǎn)高純氦氣18萬立方米,純度高達(dá)99.999%。這類工廠專門回收天然氣開采后的閃蒸蒸汽,不再白白浪費。這項技術(shù)也被稱為“閃蒸汽提氦法”,它用低溫冷凝方式分離出氦氣,成本低,效率高。
進(jìn)口格局也在悄然改變。中國與俄羅斯簽署長期氦氣合作協(xié)議,同時維持與卡塔爾、澳大利亞的多元進(jìn)口渠道。不再將“雞蛋放在一個籃子里”,極大降低了被單點打擊的風(fēng)險。
技術(shù)的突破同樣沒有落下。安徽某科研團(tuán)隊歷時三年,試驗20多種催化劑,終于攻克了“脫氫”關(guān)鍵環(huán)節(jié),研發(fā)出“四階耦合工藝”,不僅成本降低40%,能耗也減少了40%。
2025年,這套設(shè)備將在延安投產(chǎn),產(chǎn)出的氦氣純度達(dá)到99.99997%,氖氣雜質(zhì)低至0.3ppm,成為國內(nèi)首套能工業(yè)化生產(chǎn)6N9級超純氦的產(chǎn)線,一舉拿下19項專利,所有核心零部件實現(xiàn)國產(chǎn)化。
企業(yè)也開始全面發(fā)力。華特氣體建成高端電子級氦氣生產(chǎn)線,供給半導(dǎo)體廠;廣西柳鋼從焦化尾氣中提氦,純度達(dá)99.9999%;寧夏新珂源的超純氦價格僅為進(jìn)口價60%,從每立方米200元降至120元,極大降低了制造企業(yè)的成本。
地方政府響應(yīng)迅速,濰坊高新區(qū)的氦氣分裝項目,僅用五個月就完成從拿地到投產(chǎn),審批效率大大提升。全國多個醫(yī)院和芯片工廠也裝上了氦氣回收系統(tǒng)。某三甲醫(yī)院的MRI設(shè)備每年使用液氦量從1000升降到300升,既省錢又降低了對進(jìn)口的依賴。
截至2024年,中國的氦氣自給率較早前不足3%的水平已經(jīng)有了明顯提升。國際供應(yīng)商看到中國能自產(chǎn),也紛紛降價,氦氣出口價格普遍下調(diào)20%以上,過去“說漲就漲”的日子一去不復(fù)返。
寧夏新珂源的年產(chǎn)1000噸高純氦液化項目將在2025年底投產(chǎn),屆時一年可產(chǎn)600萬立方米超純氦,足夠國內(nèi)半數(shù)芯片工廠使用。中國甚至將提氦設(shè)備出口到東南亞,為當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)氦氣工廠,從“進(jìn)口國”變成“輸出國”,打破了多年來的技術(shù)封鎖。
某頭部半導(dǎo)體企業(yè)透露,使用國產(chǎn)氦氣后,產(chǎn)線全年未停,芯片良率提升了2%。光纖制造企業(yè)則表示,國產(chǎn)氦氣讓光纖每公里成本降低了12%,產(chǎn)品更有市場競爭力。
在核能領(lǐng)域,第四代核反應(yīng)堆冷卻劑也用上了國產(chǎn)氦氣,為未來清潔能源發(fā)展提供了保障。從2016年的不到2%,到2025年超過10%的自給率,中國靠著一步一個腳印,在氦氣領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了從零到一的突破。
如今,中國不僅在勘探、提純、儲運、使用上形成了完整產(chǎn)業(yè)鏈,甚至建立了全球首個地下儲氦庫和多個應(yīng)急儲備基地,為關(guān)鍵時候保駕護(hù)航。
可以說,美國再想靠氦氣限制中國,已經(jīng)不再現(xiàn)實。國產(chǎn)氦氣不只是資源,更是一種科技底氣。中國正用自己的方式,穩(wěn)扎穩(wěn)打地破解“氦氣困局”,而這背后是一場真正沒有硝煙的科技保衛(wèi)戰(zhàn)。
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