提到氦气，你一定会想到游乐场的氦气球，或是元素周期表的第2号化学元素——氦。
氦是宇宙中仅次于氢元素的含量第二多的元素，但它在地球上含量却极少，全球氦气总资源量约有519亿立方米，仅相当于1.3个三峡水库的库容，并且这些氦气资源分布极不平均，美国、卡塔尔、阿尔及利亚、俄罗斯这四个国家的氦资源就占全球总量约90%，而我国的氦气资源量为11亿立方米，只占全球总量的2%。我国每年的氦气需求高达4000多吨，95%以上都要进口。
目前工业化获取氦气的唯一方法就是从天然气中分离得到氦气，随着氦气资源的不断开采，截至2017年全球已探明的氦气剩余储量仅为74亿立方米，如果氦气产能每年增加5%，照这个开采速度，在2040年全球氦储量将被开采完全。
全球氦气资源分布情况
美国具有丰富的氦资源，是全球最大的氦气生产国与供应国，在1996年之前，全世界90%以上的氦气都来自美国，但随着美国老区块的气田逐渐进入衰竭期，如今美国将氦气列为重要的战略资源加以保护，美国对新区块的开采以每年约10%的速度下降。同时随着阿尔及利亚和卡塔尔的氦气产量迅速增加，美国氦气产量占全球的比例从90%降到了55%，在2013年以后，世界氦气供应整体保持逐渐减少的态势。
我国富氦天然气分布广泛，在四川盆地、塔里木盆地、柴达木盆地、鄂尔多斯盆地、渭河盆地以及我国东部郯庐断裂带含油气盆地中均发现了富氦天然气藏。但是总体而言，天然气中氦含量偏低，开发成本较高，同时缺乏氦气资源评价，储量认识不清。目前的现状远远不能满足当前我国科学技术和经济建设发展的需要，我国的氦气主要依赖进口，是我国的紧缺矿种，应尽快保障我国氦的供给安全。
应用广泛，不可或缺
氦的许多特殊性质决定了它在各个领域发挥不可替代的作用。
1）气球&飞艇
氦气是仅次于氢气的密度第二小的气体，且不可燃，是用做气球和飞艇等载气的最理想气体。游乐场中用氦气给气球充气，与氢气球相比，保证了气球的安全性；气象气球、飞艇和用于国防的调查气球都是使用氦气载气。美国国防部开发了一个名为JLENS的充氦气球，该气球可调查美国天空中是否有巡航导弹。
2）冷却
液氦是目前已知沸点最低的液体，液氦可将温度冷却至零下268摄氏度以下，因此常被作为一种稳定的制冷剂：
· 液氦可用于冷却包括欧洲的大型强子对撞机的粒子加速器中的超导设备，其长达数英里加速器，需要使用氦对其进行冷却，研究人员只需要补足供给即可解决每年从加速器中泄漏和挥发的少量气体；
· 全球各地的实验室都使用液氦冷却只能在超低温下工作的实验设备，例如用于测量脑细胞研究中微小的磁场的设备，虽然在某些情况下也可以使用液氮替代液氦进行冷却，但液氮无法达到液氦的低温；
· 当今几乎所有电子设备中半导体的制造过程中，都需要使用液氦来冷却其使用的磁体；
· 将互联网和有线电视带到人们家中的光纤必须在全氦气环境中进行制作，防止气泡被困在光纤里面；
· 下一代核电站需要氦气作为冷却剂。美国实验室正在努力制造高温反应堆和超高温反应堆，这将更加安全，更加安全；
· 医生使用磁共振成像诊断癌症，肿瘤，中风，心脏损害和脑部疾病，磁共振成像机器需要液氦来冷却提供磁场的超导磁体。
3）航空航天
航天飞机使用液态氢和液态氧作为燃料，但是它们仍然需要使用液氦来清理贮箱，由于在过低的温度下，使用其它液体清理会冻结并堵塞管道，并且其它物质也可能与罐中残留的氧气发生反应并爆炸，但氦气是惰性的，不会燃烧。
同时氦气在以液氢为燃料的航天运载火箭发射工程中被广泛应用于管路安全置换、火箭贮箱安全置换和飞行过程中火箭贮箱的增压补气及部分低温部件的安全吹除。
4）潜水
使用高压氦氧混合气，能够帮助潜水员更好的适应深海压强，而且氦氧混合气相对于氮氧混合气密度小，更方便潜水员轻松吸入，并且氦气是惰性气体，在血液里的溶解度比的氮气小，潜水员不会出现“醉氮”的情况。
发展技术，开源节流
氦气是一种战略物资，对发展我国现代国防军工、工业生产和科学研究起着极为关键的作用，然而我国是氦资源相当匮乏的国家，从天然气中提取氦气虽已取得一定成果，但成本高、产量少，远远满足不了国内对氦气的需求，因此氦气供应基本依赖于进口，主要来源于卡塔尔、美国和澳大利亚三个国家。
在2017年我国四川的威荣页岩气田所产的氦气仅相当于全年进口量的1.45%，我国氦气资源形势十分严峻。为了应对将来可能出现的氦气价格暴涨的情况，做好我国氦气资源的保护和合理开发利用，对我国氦供给安全具有非常重大的意义。
目前我国正在开发多个富氦气田，其中和田河气田是在我国发现的首个特大型富氦氦气田，氦气体积含量为0.30%~0.37%（平均0.32%），折算氦气探明储量1.96亿立方米。在2017年和田河气田年产氦气量81万立方米，由于缺少氦气分离装置，氦气相关经济损失达到4520万元，由于氦气浪费导致的经济损失会更大。
对于氦气产业的发展有以下建议：
（１）加快建设气田氦气分离、液化装置，实现气田开发整体效益最大化；
（２）尽快论证建设“塔里木盆地氦气战略储备基地”的可行性，开展全国主要含油气盆地氦气资源系统调查；
（３）加强氦气成藏理论研究，指导氦气资源勘探；
（4）以开放平台广泛吸纳国内外相关科研院所及企业单位，深化氦气勘探开发技术研究。
作者丨杨超，中国科学院大学化学博士
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