全球最大氦气工厂重启:全球氦荒影响有多大?
9月11日,俄罗斯天然气工业股份公司副主席维塔利·马尔克洛夫在东方经济论坛上表示,俄罗斯天然气工业股份公司已在阿穆尔天然气加工厂启动了两条生产线,并且开始向氦气中心运送氦气。
这两条生产线于2023年8月28日已经投入商业运营,同时也启动了氦生产线。第一批氦于9月5日从工厂转移到氦中心。然而,根据气体圈子任路朋友圈发布的时间,第一车液氦其实在8月24日已经开始充装,客户是北京的一家公司。
根据计划,明年初再投产两条生产线,并在2026年前投产所有生产线。中国将是工厂资源的主要买家。俄罗斯天然气工业股份公司总裁米勒曾表示,按世界等级来看,阿穆尔天然气加工厂将成为世界上最大的氦气生产厂。
阿穆尔天然气加工厂项目位于俄罗斯阿穆尔州斯沃博德内区,是世界上最大的天然气加工企业之一。距离中国黑河约200公里,是中俄第二条大型能源走廊——中俄天然气管道东线的源头,投产后年原料气处理能力达420亿立方米,每年可向中国输送天然气380亿立方米。
1、俄罗斯和世界之间的气枢纽
据土耳其的统计数据,俄罗斯可以通过土耳其向乌克兰和世界其他国家出口稀有气体。
在2022年8个月里,土耳其大幅增加了稀有气体的进口和出口(不包括氩)。这些气体(氖、氪、氙、氦等)被用于半导体、电路和火箭航天工业。更有可能的是,俄罗斯向土耳其出口气体的增加与俄罗斯向乌克兰和其他国家出口有关。
据报道,俄罗斯原材料的消费者可能是在2月至3月停止工作后重新开始工作的乌克兰气体生产商。ingas公司部分将业务从被占领的马里乌波尔转移到敖德萨地区,否认在俄罗斯和土耳其购买天然气。Cryoin(敖德萨)没有回答关于原材料来源的问题。
但根据土耳其统计研究所(Turkstat)的数据,土耳其今年大幅增加了稀有和技术气体的进口和出口。自4月以来,定期从俄罗斯运往乌克兰。5月开始向以色列出口。尽管在过去的两年里没有这样的交付。运往伊朗和伊拉克的货物大幅增加。这是俄罗斯通过土耳其向世界其他国家运输原料的进一步证据。
氖是一种惰性气体,通过将空气分解成化合物而产生。它被精炼并用于制造芯片的石刻设备激光。战前,乌克兰控制了大约50%的全球纯氖气贸易。氪和氙被用于火箭太空技术,如离子发动机。
2、全球氦荒影响有多大?
液氦的沸点为零下452华氏度(约为零下268.9℃),是地球上温度最低的元素。要确保磁共振成像机器正常运作和准确成像,需要磁共振成像的超导磁铁维持极低的温度,而这就是氦气的用武之地——作为冷却剂在磁共振成像磁铁内部泵送,使电流无阻力地传播。因此,如果没有约2000升的超低温液氦,就无法维持磁铁所需的超低温,磁共振成像机器也就无法正常运行。
氦作为一种存在于地壳深处的不可再生元素正在消耗殆尽。“氦气已经成为一个大问题。”美国约翰·霍普金斯医学院放射学教授马赫什说。多年来,氦气一直是一种不稳定的商品。尤其是在美国,得克萨斯州联邦氦气储备量正在不断减少。
直到今年之前,美国一直指望俄罗斯丰富的氦气资源能够缓解氦气紧张的局势。据报道,俄罗斯东部一处巨大设施原本可供应世界上三分之一的氦气,但去年1月发生的一场大火打乱了计划。
如果地球上所有的核磁共振扫描仪突然停止工作怎么办?
然而如果地球上所有的核磁共振扫描仪突然停止工作怎么办?这不是天马行空的想象;专家们认为,它们可能确实会发生,而且出于一个你可能想不到的原因:我们正面临着氦的严重短缺,这是第一种惰性气体,也是一种可能以其在派对气球中的实用性而闻名的元素。然而,除了让你的声音在你吸气时听起来高亢和有趣之外,氦气还可以在让MRI发挥作用方面发挥重要作用。
为什么氦气短缺会突然影响我们创建MRI图像的能力?
MRI机器使用超导磁体以切片形式拍摄您身体内部的高分辨率图像。每个扫描仪都包括磁性线圈,为了具有超导性,必须将其冷却到电流能够流过它们的程度。这反过来又允许MRI扫描仪产生正常运行所需的高强度磁场。液氦是必不可少的,因为它将线圈冷却到电流可以通过它的程度。
因此,它们对于世界各地使用的MRI机器的设计至关重要。不幸的是,液氦是一种有限的资源。它也是一种受欢迎的产品,从火箭和气象气球到各种航空项目,应有尽有。任何熟悉当前供应链危机的人都会告诉你,这是一个严重的问题。
巴尔的摩约翰霍普金斯医学院放射学教授Mahadevappa Mahesh表示:“氦气已经成为一个大问题,尤其是现在的地缘政治局势。”现有的氦储备存在许多问题。除了地下的液态氦数量有限之外,还有一个事实是,美国德克萨斯州的联邦氦储备正在减少,并因试图私有化而受到束缚。
1月份,俄罗斯东部的一个氦气设施发生火灾,进一步影响了美国获得氦气的机会,而那是在俄罗斯入侵乌克兰之前。
“液氦是地球上最冷的元素,对于使用MRI扫描来检测癌症、脊髓损伤和肝病的医院来说是无价的,”关于医院行业的领先杂志Becker's Hospital Review写道。该出版物重申了液氦对MRI的重要性,强调“液氦对于将磁流保持在极冷的温度是必要的”,并对液氦变得稀缺的前景表示不祥。
并非所有人都对氦危机感到悲观。哈佛医学院AA Martinos生物医学影像中心放射学教授LawrenceL.Wald表示该行业正在适应危机,MRI技术已经适应了氦气短缺的问题,因为过去5年生产的扫描仪不会消耗大量的氦气。虽然目前的MRI机器确实在其低温恒温器中使用了多达1000升的氦气,但他们不会像十年前那样让它蒸发,他们回收利用它。因此没有必要定期填充这些扫描仪,这些扫描仪是被称为“‘零蒸发’磁铁”。
Wald还描述了一种“下一代磁体”,该磁体即将用于新的 MRI机器,并且将使用更少的氦气。这些机器不仅“回收那里的东西,而且设备中储存的氦气非常少。磁铁中所含的氦气少于20升,并且以与上述相同的方式回收(因此不需要定期填充)。”换句话说,医疗行业正在创新解决氦气短缺的问题。
由于低温技术的这些进步,氦短缺对临床MRI没有任何重大影响;氦的相关性越来越低,人们将越来越多地依赖低温冷却器来冷却磁铁,而越来越少地依赖氦气。当然,今天仍有数百台较旧的MRI机器在使用较旧的氦密集型技术——这意味着氦短缺问题最终可能会消失,但我们还没有解决。
3、95%的氦气都靠进口
在全球氦气资源中,美国占据了主导地位,但中国作为一个拥有强大科研实力的国家,有能力在氦气技术上取得突破。中科院与中能北汽合作建立的氦气生产工厂,将为中国提供一个自主生产氦气的基地,为国内工业提供强有力的支持。然而,更加迫切的是,中国需要在核心技术领域进行加强投入,以确保不仅在氦气领域,更在其他关键领域实现技术的自主可控。
总之,氦气的稀缺局面催生了技术创新的需求。中国不仅需要从技术上提升氦气的生产能力,更应该在核心技术上下更大的功夫,确保国家的安全和发展。只有如此,才能在未来的科技竞争中立于不败之地,让“氦”人再次感受到国家的强大与自信。
当前世界,科技竞争激烈,资源稀缺问题已日益凸显。如何在国际竞争中保持领先,确保国家的安全和独立,已成为亟待解决的难题。回首过去,华为芯片之痛让我们切身体会到了技术垄断带来的风险。而氦气作为一个看似不起眼却关系到多个领域的稀有资源,也在警示我们要通过自主创新、加强核心技术研发,实现资源和技术的自主可控。只有如此,中国才能在全球科技格局中赢得更多主动权,实现国家的强大崛起。
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