说起氦气,很多人第一反应可能是给生日气球充气,但在高科技领域,它的重要性远不止于此,几乎是产业的命脉。
核磁共振仪、芯片制造设备、航天火箭推进系统,都离不开它的低温和惰性特性。
全球氦气储量本就有限,美国掌握着最大份额,而中国对这种资源的需求近年来像火箭一样迅速增长,自产量远远跟不上消耗速度,进口依赖比例高得惊人,几乎九成以上靠国外支撑。
如果哪一天美国突然断供,对中国半导体、航天以及高端医疗等关键产业来说,无疑是晴天霹雳。
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供应链一旦中断,不仅会造成生产停滞,还可能影响科技创新和战略安全。
不过,中国人可不是坐着等着的,早就在想辙了。
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你有没有想过,一种我们印象里只用来充气球的气体,怎么就成了芯片制造、核磁共振甚至火箭发射都离不开的“黄金气体”?
更要命的是,这种气体,我们国家过去95%都要靠别人。其中,最大的卖家就是美国,人家手里攥着全球超过三分之一的探明储量。
于是,一个直击灵魂的问题摆在了桌面上:万一哪天人家不卖了,我们的高精尖产业岂不是要集体“窒息”?很多人一听到这,心里就咯噔一下,焦虑感油然而生。
但今天我们要聊的,是把这个“卡脖子”的问题拆开来看,你会发现,中国的应对,也远比你想象的要系统和深刻。
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首先得明白,氦气这玩意儿,它的供应危机不是某个国家专门针对谁,而是全球性的。
这东西的脾气就很怪,物理性质决定了它是个“天生脆弱”的资源。
空气里它的含量微乎其微,只有百万分之5.2,一旦从地底下采出来泄漏了,它就直接逃逸到外太空,永远回不来了。
这就导致了全球的氦气资源分布极度不均。
地球上探明的储量总共也就484亿立方米,而美国一家就坐拥171亿立方米,占了全球大概35.33%的份额。
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更关键的是,人家开采起来还特别爽。
德州、堪萨斯州的天然气田里,氦气含量能高达1.5%甚至7%,开采成本低到每立方米才一毛钱美金。
反观我国,虽然也有点家底,大概占全球2%,可这些资源都藏在鄂尔多斯、塔里木盆地这些地方,而且天然气里的氦含量平均连0.1%都不到,开采难度和成本可想而知。
这种资源禀赋的巨大差异,直接塑造了一个寡头市场。
全球的氦气供应,基本上就是美国、卡塔尔、阿尔及利亚这几个玩家说了算。
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美国曾经一度子供应了全球46%的量,卡塔尔也占了38%。
这就好比全球的尖端工业都拴在几根绳子上,任何一根出点问题,大家就都得跟着晃荡。
这不,2022年就来了个现身说法。
当时既没有贸易战,也没有啥地缘冲突,就是美国联邦氦气储备设施一个设备出了故障,结果呢?全球供应量瞬间就少了10%,价格应声暴涨30%。
你看,这根链条本身就够脆弱的,稍微一点风吹草动,就能引发一场全球性的风暴。
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你可能会觉得,不就是一种气体嘛,短缺了能有多大影响?
这影响可不是闹着玩的,它就像往平静湖面扔了颗石子,涟漪会一圈圈扩散,从最尖端的实验室一直波及到我们每个人的生活中。
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先说最顶尖的科技领域,在基础科研的前沿,氦气是创造接近绝对零度(-269℃)超低温环境的关键。
没有它,很多实验压根没法做。
哈佛大学一个顶尖的物理团队,就因为搞不到足够的氦气,被迫关闭了一半的量子实验。
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欧洲航天局寄予厚望的红外望远镜项目,也因此从2023年直接推迟到了2025年。
这是创新的“断点”,是整个科学进步的减速带。
再看我们的支柱产业,半导体。
高端芯片制造中,12英寸晶圆的光刻工艺需要用氦气来精准冷却。
每一片小小的晶圆,就要消耗掉1升氦气,全球一年下来就是超过10亿升的惊人消耗量。
2022年那次供应危机,直接导致光刻机巨头ASML的产能下降了10%,一家中国的芯片代工厂,经济损失就高达2.3亿美元,这可都是真金白银的代价。
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如果说这些还离我们有点远,那医疗领域就跟你我息息相关了。
医院里的核磁共振(MRI)设备,核心的超导磁体就必须泡在液氦里才能工作。
全球每年光医疗就要用掉7000吨氦气,这相当于美国氦气储备总量的27%。
一旦短缺,最直接的后果就是维护费用飙升,一台设备的维护费从3.9万美元涨到6万美元。
医院扛不住成本压力,只能让设备停摆。
最终的结果就是,病人做检查得排长队,诊断被延误,这背后可能就是一条条鲜活的生命。
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面对这样一个系统性的全球困局,我国如果只停留在抱怨和焦虑的层面,那就不是我们了。
中国的应对策略同样是系统性的,一套“市场对冲、资源扩储、技术闭环”的组合拳,打得是既快又准,硬生生要把国家氦气安全的版图给重塑一遍。
第一板斧,是市场对冲,简单说就是“鸡蛋不能放在同一个篮子里”。
我们开始了一场乾坤大挪移,果断调整了进口结构。
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过去高度依赖美国,但到了2023年,从美国进口的份额已经降到了9.7%左右,今年更是预计要掉到5%以下。
那缺口谁来补?卡塔尔!现在我们超过82%甚至90%的进口氦气都来自那里。
同时,俄罗斯的阿穆尔工厂、阿尔及利亚,也都成了我们的新伙伴。
一张多元化的全球供应网正在织就,目的就是用市场的逻辑来对冲地缘政治的风险。
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第二板斧,是资源扩储,彻底扭转我们是“贫氦国”的旧印象。
以前总说我们自己没多少氦气,但事实证明,不是没有,是没找着。
新一轮的全国油气资源评价,直接带来了40.7亿立方米的探明地质储量!
这是一个什么概念?它让我们的资源保障期,从过去不足3个月的窘境,一下子延长到了12.8年。
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更让人兴奋的是,苏里格、涪陵等六个气田都发现了储量超2亿立方米的氦气资源,陕西渭南更是找到了罕见的“独立氦气藏”。
特别是在青海发现的阳气田,储量超3.5亿立方米,一跃成为我国最大的特大氦富气田。
这说明,我们脚下的土地,远比我们想象的要富饶。
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第三板斧,也是最硬核的一招,叫技术闭环,要把从提取到应用的全产业链话语权,牢牢掌握在自己手里。
过去最头疼的,就是高纯度提纯技术,尤其是20K以下的深低温制冷机,被美国垄断。
但现在,局面彻底改观。
中石化在重庆,用膜分离法,从液化天然气的尾气里成功提纯出99.999%(5N级)的高纯氦气。
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煤科集团更牛,能从浓度低至0.008%的煤层气里,提炼出99.9999%(6N级)的超高纯度氦气。
还有宁夏的低温精馏项目,以及Vacree科技公司能从天然气中提取99.99997%(6N9)的超纯氦。
这标志着我们不仅突破了技术封锁,还拥有了多种技术路线。
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光能提纯还不够,还得能存、能用、能替代。
在四川盆地,我们建成了世界上第一座深达4500米的咸水层储氦库,每年能调节1.2亿立方米的氦气,战略储备能力一下子就上来了。
更绝的是,今年,中科院直接搞出了无液氦极低温制冷技术。
这就等于从应用端釜底抽薪,未来很多领域或许根本就不再需要依赖液氦了。
到今年年底,我们的总产能预计将超过1000万立方米,自给率不足10%的帽子,马上就要被摘掉了。
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回过头再看最初那个问题:如果美国断供,中国怎么办?现在答案已经很清晰了。
中国的破局之路,从来都不是一个简单的“国产替代”口号。
面对外部世界的风高浪急,我们不再只是被动地增强“韧性”,去扛住冲击,而是主动出击,通过构建自己独立、完整且强大的系统,来谋求发展的主动权。
氦气的故事,只是一个开始,它为其他所有面临类似困境的关键资源,都提供了一个可供参考的中国方案。
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