■本報記者 卜葉

氦氣，銀河係第二多物質，含量僅(jin) 次於(yu) 氫。但在地球上，這種不可再生資源卻非常稀缺。近年來，隨著全球氦需求的上漲，氦短缺的消息時有曝出。

相比石油、天然氣，氦氣看似離生活很遠，但小到氣球充氣，大到電子工業(ye) 、生物醫療、航空航天等領域，都離不開它，是高技術產(chan) 業(ye) 發展的基本物資之一。一旦短缺，後果將十分嚴(yan) 重。

目前，我國氦氣高度依賴進口，過去三四年間，氦氣價(jia) 格甚至翻了一倍。麵對“氦短缺”，我國該如何麵對？

勘探迫在眉睫

氦主要伴生於(yu) 天然氣或放射性礦石中，也被稱為(wei) “黃金氣體(ti) ”。

過去，氦作為(wei) 一種化學性質穩定、低密度的惰性氣體(ti) ，主要用作焊接等工藝的保護氣和飛艇填充氣；科技日新月異，人們(men) 發現氦的優(you) 良品質在其他應用中也能大放異彩。

隨著航天科技的發展，人類又將氦用於(yu) 燃料增壓氣和吹掃清洗氣；極易擴散的特性使其變成優(you) 質檢漏氣體(ti) ；憑借良好的導熱性能，氦還可用作電子工業(ye) 晶體(ti) 生長的傳(chuan) 熱介質；液氦的溫度接近絕對零度，可用作低溫冷卻劑和製冷劑，實現低溫超導和超流體(ti) 。

“氦的廣泛用途由其獨一無二的性質決(jue) 定，人類至今還沒有找到能夠完全替代氦的物質。”中國科學院理化技術研究所副研究員胡忠軍(jun) 告訴《中國科學報》。

同時，氦資源在世界範圍內(nei) 分布不均，據美國地質勘探局估測，美國、阿爾及利亞(ya) 、卡塔爾、俄羅斯和加拿大擁有全球約92%的氦資源。

目前，我國已探明具有一定含氦量的天然氣田主要分布於(yu) 渭河盆地、四川、塔裏木盆地等地。但是，僅(jin) 有少量氦氣田實現工業(ye) 化開發，國產(chan) 氦的生產(chan) 規模遠不能滿足科學技術和經濟建設等發展的需求。

“我國氦氣田分布零散，且普遍品質不高，氦含量偏低，提取成本高，導致業(ye) 界對其商業(ye) 化的熱情不高。”長安大學資源學院教授付國民說，“更可惜的是，在中國早期的地質資源勘探中，人們(men) 未能意識到氦的重要性，並沒有把氦勘探作為(wei) 重要目標，造成大量氣田在氦儲(chu) 藏數據上的空白。”

近年來，我國潛在氦資源研究逐漸升溫。地質學家認為(wei) ，氦儲(chu) 量95%以上分布在古老地台，據此，有專(zhuan) 家預測，四川盆地、鄂爾多斯盆地或是我國探明氦資源的有利地區。付國民補充道，山前斷陷也可形成氦氣富集，儲(chu) 量規模也許不如古老地台巨大，但依然值得在今後的天然氣勘探中加以重視。

胡忠軍(jun) 表示，我國氦工業(ye) 麵臨(lin) 的一大問題是氦資源家底不清，需要探測調查新的氦氣藏，並在適宜開采的地區建立氦工廠，特別是大型氦液化工廠，實現氦遠距離經濟運輸。

提氦技術亟須升級

氦生產(chan) 主要采用低溫冷凝分離工藝等，經過預處理淨化、粗氦製取和純氦精製三道主要工序，最終得到純氦。付國民表示，我國在氦生產(chan) 技術上並不存在不可克服的瓶頸，主要難在高品質氦氣田的稀失。

一般來說，天然氣氦含量達到0.1%以上才在經濟上具有提取價(jia) 值。美國天然氣田中氦含量約為(wei) 0.8%~7.5%，一般氦含量大於(yu) 0.3%的天然氣稱為(wei) 富氦天然氣，而目前我國天然氣田的氦含量多遠低於(yu) 此。

為(wei) 此，胡忠軍(jun) 建議，我國應著重研究和發展貧氦、含氦天然氣提氦工藝。改進現有的深冷法提氦裝置和工藝，降低能耗，發展低溫法、吸附法以及膜分離相結合的複合工藝，通過LNG聯產(chan) 和擴大生產(chan) 規模等降低提氦成本。

此外，氦在大氣中的含量極低，約為(wei) 百萬(wan) 分之五，即便被認為(wei) 無經濟價(jia) 值的貧氦天然氣，其氦含量也比大氣氦含量高兩(liang) 個(ge) 數量級。

胡忠軍(jun) 表示，必要的時候，可以從(cong) 空分馳放氣、合成氨尾氣、富氦獨居石、溫泉氣、金—鈾礦的坑氣中提取氦。以空氣馳放氣提氦為(wei) 例，他解釋，空氣中的氮氣、氧氣均為(wei) 重要的工業(ye) 氣體(ti) ，兩(liang) 者被提取後，氦氣在剩餘(yu) 氣體(ti) 的相對含量升高，具有一定商業(ye) 提氦價(jia) 值。

加強前沿研究

當前，我國部分高技術產(chan) 業(ye) 仍處於(yu) 國際產(chan) 業(ye) 鏈末端，電子信息產(chan) 業(ye) 等高技術產(chan) 業(ye) 的高端生產(chan) 工藝對氦氣的需求量很大。隨著我國高技術產(chan) 業(ye) 升級，對氦氣的需求有望進一步增加。

胡忠軍(jun) 表示，除了加強勘探和技術升級，還應該重視氦相關(guan) 基礎研究。目前，人類對氦源的評價(jia) 參數及氦氣釋放機製、複雜地質介質中氦的運載機製及控製因素、富氦氣藏成藏過程及關(guan) 鍵控製因素等並不完全清楚。

“跟石油、天然氣類似，氦資源的勘探成本高昂，僅(jin) 一口鑽井往往就需要耗費數千萬(wan) 元，加強氦氣富集規律研究能極大提高勘探效率。”付國民說。

近日，“富氦天然氣成藏機製及氦資源分布預測技術”被列入“變革性技術關(guan) 鍵科學問題”重點專(zhuan) 項2021年度項目，相關(guan) 申報工作已經啟動。

胡忠軍(jun) 表示，業(ye) 界學者的普遍關(guan) 注和投入，將對氦生成、儲(chu) 藏規律、回收循環利用等產(chan) 生巨大推動作用，人類更好利用氦資源未來可期。