看似普通的氦氣，不僅是讓氣球飄浮的氣體，更是國家高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“命脈”。中國如何在這場無聲的資源博弈中突圍？

位于寧夏鹽池的一套裝置正在安靜運行，它從液化天然氣中提取著一種珍貴氣體。這就是國內(nèi)首套LNG-BOG低溫提氦裝置，它的誕生標(biāo)志著中國在氦氣提取技術(shù)領(lǐng)域取得重要突破。

氦氣被譽為“氣體芯片”，在航天發(fā)射、半導(dǎo)體制造、核磁共振成像乃至量子計算等高端領(lǐng)域扮演著不可替代的角色。

然而，中國作為全球第二大氦氣消費國，自給率一度低于5%，美國卻掌控著全球約40%的氦氣資源。這種懸殊差距背后，是一場關(guān)乎國家科技產(chǎn)業(yè)安全的資源博弈。

氦氣短缺：資源分布不均的困境

氦氣是宇宙中含量第二豐富的元素，但在地球上卻極為稀缺。這種氣體具有低密度、低沸點和惰性等特點，一旦泄漏到大氣中，就會以每秒11.2公里的速度逃逸太空，永不回歸。

全球氦氣資源分布極不均衡。美國擁有全球約40%的氦氣儲量，其天然氣中氦含量高達(dá)0.66%～8.2%，而中國的天然氣氦含量平均僅有0.04%，不足美國的二十分之一。

根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局?jǐn)?shù)據(jù)，截至2021年底，全球氦氣總資源量約484億立方米，其中美國、卡塔爾、阿爾及利亞和俄羅斯四國占據(jù)了87%的份額。中國氦氣資源量僅占全球總量的2%，屬于名副其實的“貧氦國”。

然而在需求端，情況截然相反。2012年至2022年間，中國氦氣年需求量從500萬立方米激增至約2200萬立方米，復(fù)合年增長率達(dá)到14%。中國已成為全球第二大氦氣消費國，需求量約占全球總需求的11%。

這種供需失衡導(dǎo)致中國氦氣對外依存度高達(dá)95%以上，進(jìn)口主要來自卡塔爾（占比83%）和美國。中國高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展命脈懸于一線。

氦氣之所以被稱為“黃金氣體”，源于其不可替代的特性。氦氣是沸點最低的元素，為零下268.9℃，這使得它成為超低溫冷卻領(lǐng)域的唯一選擇。

在醫(yī)院核磁共振室里，零下269℃的液氦包裹著超導(dǎo)磁體，維系著精準(zhǔn)診斷。沒有氦氣，MRI設(shè)備將無法正常工作。在天文觀測領(lǐng)域，科學(xué)家利用液氦冷卻探測儀器，避免熱噪聲干擾，捕捉來自遙遠(yuǎn)星系的訊息。

在半導(dǎo)體制造過程中，氦氣作為保護(hù)氣體確保芯片生產(chǎn)的精密環(huán)境。每生產(chǎn)100公里的光纖就需要2立方米的氦氣。航天發(fā)射領(lǐng)域，氦氣以3000帕的壓力檢測火箭燃料管路焊縫，保障航天安全。

更關(guān)鍵的是，氦氣在量子計算、第四代核反應(yīng)堆、載人深潛等前沿科技領(lǐng)域發(fā)揮著不可或缺的作用。它是一種關(guān)系國家安全和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略性氣體，真正意義上的“工業(yè)氧氣”。

突破“卡脖子”：技術(shù)逆襲之路

面對氦氣“卡脖子”風(fēng)險，中國走上了技術(shù)逆襲之路。由于中國天然氣氦含量低，美國廣泛采用的深冷法工藝并不適用。中國必須開發(fā)適合自身資源特點的新技術(shù)。

液化天然氣閃蒸汽提氦技術(shù)成為中國突破的關(guān)鍵。中科院理化技術(shù)研究所聯(lián)合企業(yè)攻克了一系列技術(shù)難題，研制出國內(nèi)首套LNG-BOG低溫提氦裝置。2020年10月，這一項目在寧夏鹽池建成投產(chǎn)，氦氣提取率高達(dá)98%。

中國有研集團(tuán)自主研發(fā)的氫氦分離提純裝置，成功產(chǎn)出99.999%以上純度的高純氦氣。甘肅慶陽瑞海嘉能源公司則開辟了“常溫膜分離法提氦技術(shù)”，產(chǎn)品純度達(dá)99.999%，回收率達(dá)到98%以上，彌補了傳統(tǒng)提氦技術(shù)能耗高的弊端。

2023年底，中國科研人員還成功從含氦煤層氣中提取出純度99.999%以上的高純氦氣，為氦資源供應(yīng)提供了新解決方案。這些技術(shù)突破使中國氦氣自給能力顯著提升，對外依存度從95%降至85%左右。

為確保氦氣供應(yīng)安全，中國正在構(gòu)建多元化的供應(yīng)體系。在資源勘探方面，中國已初步探明四川、鄂爾多斯、塔里木、柴達(dá)木、汾渭五大盆地的氦氣遠(yuǎn)景資源量達(dá)80億立方米以上。渭河盆地發(fā)現(xiàn)的大量含高濃度氦的地?zé)崴疤烊粴?，也具有大?guī)模直接開采潛力。

進(jìn)口渠道多元化戰(zhàn)略同步推進(jìn)。2023年，中石化與俄羅斯天然氣工業(yè)股份公司簽署協(xié)議，共同開發(fā)西伯利亞阿穆爾氦氣田，預(yù)計2026年投產(chǎn)后年供氦氣可達(dá)1.2億立方米，相當(dāng)于中國當(dāng)前進(jìn)口量的45%。

中國還在非洲布局，援建坦桑尼亞的氦氣提純廠，以基建換資源，鎖定未來10年3000萬立方米的優(yōu)先采購權(quán)。這種“以投資換資源”的模式，也被復(fù)制到阿爾及利亞、莫桑比克等新興氦氣產(chǎn)區(qū)。

戰(zhàn)略儲備體系建設(shè)也在加速。中國在天津、寧波建成兩大地下儲氦庫，總?cè)萘窟_(dá)500萬立方米，可保障關(guān)鍵領(lǐng)域6個月需求。全國人大代表鄧?yán)誓萁ㄗh，加快完善氦氣儲備體系，為氦氣產(chǎn)業(yè)長期穩(wěn)定發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

未來展望：從替代技術(shù)到太空探索

面對氦氣短缺挑戰(zhàn)，中國正在探索更多創(chuàng)新解決方案。氦氣回收利用技術(shù)日益成熟。深圳比亞迪已建成全球首個氦氣閉環(huán)回收系統(tǒng)，將核磁共振設(shè)備的氦氣損耗率從年15%降至2%。2014年，中國科學(xué)家研發(fā)出首臺工業(yè)氦氣循環(huán)使用系統(tǒng)，可將純度僅為10%的氦氣提純至99.5%以上。

替代技術(shù)研發(fā)同樣取得突破。中科院上海微系統(tǒng)所研制的“鈷基量子磁性制冷材料”，在零下253℃環(huán)境下實現(xiàn)無氦超導(dǎo)，實驗室數(shù)據(jù)表明可替代70%的醫(yī)用液氦需求。飛利浦、西門子等企業(yè)也在探索無液氦超導(dǎo)磁共振技術(shù)。

更長遠(yuǎn)的目光投向太空?？茖W(xué)家估計，月球表面每立方厘米平均含有20至200個氦原子，比地球大氣中的含量高出3到5倍。嫦娥五號帶回的月壤中含有氦-3，這是最理想的可控核聚變材料。

有專家預(yù)言：“未來，月球可能成為我們的氦氣寶庫。”

氦氣戰(zhàn)爭沒有硝煙，卻關(guān)乎國運興衰。2024年，中國氦氣總產(chǎn)能已突破千萬立方米/年，產(chǎn)量有望達(dá)到380萬立方米/年，同比增長40%。對外依存度從十年前的95%下降到了85%左右——這10%的進(jìn)步，對中國意味著戰(zhàn)略主動權(quán)的提升。

從戈壁灘的提氦工廠到西伯利亞的能源協(xié)議，從實驗室的量子材料到地下千米的儲備庫，中國正以務(wù)實創(chuàng)新的姿態(tài)破解資源壟斷的困局。氦氣的故事印證了一個道理：真正的安全不是什么都自己生產(chǎn)，而是要有足夠的選擇權(quán)和話語權(quán)。