世界上的氦氣快用光了?

2021-01-17 大科技

如果沒有氦氣,我們的醫療設備就會癱瘓,很多大型科學實驗也得停止。

普通人在日常生活中很少接觸到氦氣,只知道氦氣可以充到氣球裡往天上飄。還有一些娛樂場所為了吸引客人,會提供氦氣讓客人吸入。由於氦氣密度只有正常空氣的1/3,導致聲音傳播的速度快了接近三倍, 所以吸入氦氣的人說話的聲音會提高頻率,變得尖聲細氣。發出像唐老鴨那樣搞笑的聲音,以此增加娛樂氣氛。

其實,氦氣在科學實驗、臨床醫療和工業生產上都有著非常廣泛的用途。從大型強子對撞機到點焊機(一種焊接機器),液氦被廣泛地用來冷卻設備,因為它既方便又有效。另外,液氦最重要的用途是用在磁共振成像設備中。磁共振成像可以應用於全身各系統的成像診斷,而其設備中的超導磁體需要用液氦來冷卻到接近絕對零度。這種醫學設備是用氦大戶,用氦量大約佔全世界用氦量的1/3。

氦氣的用途如此之多,可是如今也像煤炭、石油等能源一樣面臨緊張狀況了,有科學家甚至預言——氦氣要用光了!

儘管平均來說氦是宇宙中第二多的元素,但是大部分氦都集中在恆星之中。當然地球上也有氦,但是每個人都知道氦氣在空氣中的佔比非常低,只佔空氣含量的百萬分之幾,而且它非常輕,只要有機會就會在大氣中儘可能地往上升,最後跑出大氣層。而跑出去的氦氣就很難再收取回來。而這就是氦氣短缺最主要的原因。

目前生產氦氣主要的方法是來自天然氣工業。在富有鈾等放射性礦物的地下,如果那裡還有天然氣,那麼它會包含大約佔總體積7%的氦氣。之所以這種天然氣含有氦氣,主要是鈾等放射元素會輻射出所謂的阿爾法粒子。而阿爾法粒子其實就是氦原子核,它只要從周圍環境中獲得電子,它就變成穩定的氦氣了。工程師利用深冷淨化技術(通過凝固點的不同來分離物質),就可以把氦氣從天然氣中分離出來。

如今,隨著氦的應用越來越多,人類每年生產出的氦氣越來越趕不上氦氣消耗量了。雖然美國的國家氦儲備大約有10億立方米,但全世界每年消耗掉大約2億立方米的氦氣,不夠5年的消耗。目前的天然氣工業雖然也還在蓬勃發展。例如去年在卡達新開發的天然氣平臺可以每年生產大約6000萬立方米的氦氣,這一下使得卡達成為世界第二大產氦國,僅次於美國。但現實是,氦氣生產量的增長還是遠遠趕不上需求量的急劇增加。


●卡達天然氣

雖然我們不會一覺醒來就走進了缺氦氣的世界,但在未來氦氣的價格會逐漸上漲。價格的上漲會使得相關的科學實驗、臨床醫療和工業生產的運行成本上漲,進而影響每個人的生活。

很顯然在未來我們應該做的,是更加節儉地使用氦氣。也許我們會足夠聰明,從而找到一個真正的解決方案。但在沒有找到有效的辦法時,未來氦氣可能會越來越昂貴,到那時,當我們回顧富有氦氣的時代時,我們會感到難以置信:那時候的小孩所玩的氣球真的是充滿氦氣的?



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