氦氣成為高科技領域的寵兒

文章出處：責任編輯：人氣：-發表時間：2023-06-15 09:43:43【大中小】

氦氣成為高科技領域的寵兒

高純氦氣

氦（He）在整個宇宙中占23%，含量僅次于氫，但氦氣濃度低，為一種稀有氣體。目前，具有工業價值的
氦（>0.1%）主要提取自天然氣藏，含量最高可達7.5%。近年來，液化天然氣（LNG）產業興起，氦氣可
在LNG尾氣中富集，可進一步降低氦氣的工業標準。
目前，針對氦氣藏形成的研究較為薄弱，一般認為，在漫長的地地質歷史中，富鈾釷的礦物和巖石可生成
大量氦氣并部分保存；在劇烈的地球活動中，氦氣會集中釋放并溶于地下水；如其能運移到天然氣藏中，
便可以形成富氦天然氣藏；氦氣分子半徑小，需要封閉能力更強的蓋層，如膏巖層等。
2001年～2016年世界氦氣的年產量隨著科技的不斷進步，氦氣因其沸點低、分子小、化學惰性等性質越
來越多地被應用到低溫超導、核工業、航天、工業生產和科學研究等領域。其中，液氦的最大消費群體是
醫院的核磁共振（MRI）掃描儀，與人類健康息息相關。我國為貧氦國家，國內氦氣消費主要依賴于進口，
受制于人。另外，氦氣的開采可大大提高富氦天然氣的經濟價值。現有資料表明，我國的渭河、四川、塔
里木、柴達木、松遼、渤海灣、蘇北、海拉爾等8個盆地發現有含氦天然氣顯示。
液氦的沸點極低（4.25K），使其成為高科技領域的寵兒：一是低溫超導。液氦溫度極低，可為超導磁體
提供低溫環境，其中應用最廣的為磁共振成像（MRI）。醫院核磁共振成像儀的核心大都是超導磁體，只
有在液氦的低溫下才能穩定運行，產生穩定的磁場，保證高分辨率成像。二是低溫冷卻。液氦廣泛用于原
子反應堆的冷卻介質和清洗劑。三是測溫。由于氦氣的液化溫度很低，接近于絕對零度，故其測溫范圍很
廣，多用于精密測量。氦氣具有化學惰性，常被用做半導體工業的保護氣和科學實驗中的載體氣。氦氣可
以隔絕氧氣，避免電焊工件、單質硅和氧氣發生化學反應。目前，保護氣已成為氦氣的第二大應用領域。
在氣相色譜中，氦氣作為載體氣可運送被測氣體且不與其發生反應。
氦氣分子最小，使其穿透能力最強、密度最小，被用做管道檢漏，可解決單純依靠聲波檢測技術無法解決
的問題，對深埋管道或擁有保溫層防腐層的熱力、輸油、輸氣管道，特別是低壓運行的管道，有明顯的檢測
效果。
此外，氦氣在高真空裝置、核反應堆、宇宙飛船中用作檢漏劑和掃氣。氦氣密度比空氣小很多，常被充入氣
球和飛艇，帶人們在空中飛翔。氦氣化學性質不活潑，使氦氣熱氣球和飛艇比氫氣熱氣球和飛艇更為安全。
氦氣難溶于水，可以與氧氣混合制成“人造空氣”。空氣中的氮氣在高壓環境下會溶解在血液中，當潛水員上
浮的時候壓力減小，血中的氮氣便紛紛逸出，形成氣泡堵塞血管，使潛水員患上極為難受的“減壓癥”。氦氣在
高壓下溶解度低，所以用它來代替氮氣就可以解決這一問題。

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