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不再依赖美国面子,月球藏百吨宝贵气体,中国研发新途径提取

发布日期:2025-11-21 09:36 点击次数:80

前言

过去我们用氦-3这种珍稀的气体,多少免不了得看别人脸色行事。

这个东西地球上的储量有限,过去基本靠进口,美国当年还掌握着供应的主动权。

没想到月球上还藏着100万吨氦-3,最近中国实现了新突破:嫦娥六号带回的月壤样品经过研究发现,只需用300℃的微波加热,就能把它提出来,效率提高了30%,还能节省能源。这样一来,咱们就不再受制于人啦。

这气体为啥是“续命药”?

也就是说,氦气基本上就是高科技界的“隐形空调”和“护身符”,没有它真是难以想象。

你以为芯片就是靠光刻机造出来的?可别搞错了!光刻机的镜头和光源系统,非得用氦气冷却不可,保持精度那是必须的,要是一点点温差,刻出来的电路就全废了。

晶圆进行刻蚀操作时,氦气的一边充当“载气”,帮忙输送原料,一边还得用来给晶圆降温,要不然晶圆一热就容易变形,那整个生产线都得停下来,搅个天翻地覆。

医院里的核磁共振仪可真是离不开它。那个机器里的超导磁体,非得泡在-269℃的液氦里才能正常运转,要是氦气不够,磁体一“失超”,不仅设备得报废,修一次就得掏好几十万。

之前有医院因为氦气供应中断,连肿瘤的早期筛查都没办法进行,真的是让人着急得不行啊。

更奇妙的是,液氦冷到-271℃一下就变成了“超流体”——它能沿着容器壁往上爬,还能不断地流动,停也停不下来。

这可不是在玩花样,那20毫开尔文的超导量子计算环境,低得比宇宙背景温度还要冷,全部靠这个东西维持。没了氦气,量子电脑就变成一堆废铁。

金贵到离谱,以前全看别人脸色

你可能想象不到,这氦气其实只是天然气中的“杂质”,但你得知道,全球90%的储量都掌握在美国、卡塔尔和俄罗斯这几个国家手里,我们国家的份额连2%都不到。

偏偏咱们成了“氦气的大买家”。到2025年,一年得消耗掉2900万立方米,占了亚洲总需求的42%。更难熬的是,咱们天然气里氦的含量只在0.03%到0.05%之间,而美国那些丰富矿源,氦的含量足足达到7%,差距真大。

以前要用高纯氦,只能从国外买。美国一说涨价就涨,想限制就限制,咱们根本没招架之力。

比起一般的氦-4,氦-3可真是天价货。地球上几乎找不到,全球一年也就产个15万升,一升居然要2.5万元,比黄金还贵好几千倍呢。

不过,它可是中子探测器的心核心,还能帮量子计算机降到极低的温度,要没有它,许多尖端科研项目都得卡住不动。以前咱们这东西全靠从俄罗斯进口,那边说送多少就是多少,价格要涨就涨,没得商量。

2025年硬气了!技术砸出国产份额

说实话,以前科研人员用氦气可都是紧巴巴的,得精打细算,可到了2025年,咱们这局面一下子完全变了,直接把形势给扭转过来了。

说到技术方面最大的“硬核”进展,8月份,陕西延安的一套提氦设备顺利通过验收,氦气的纯度达到了99.99997%,也就是6N9级——就是说百万个气体分子中,最多只有一个是杂质。

这可不是实验室里的小样子,而是安徽万瑞冷电经过6年努力研发出来的量产设备,用“四步工艺”搞定——包括脱氢、膜分离、变压吸附和超低温提纯,连续运转24小时不停,一年能生产出40万立方米的高纯度氦气。

配套设备也赶上了,比如,今年四月,中科院理化所研制出了首台万瓦级的氦制冷机,在-269℃的极低温状态下,制冷能力超过了一万瓦。

这设备的压缩机到冷箱全部都是国产货,就连里面的透平膨胀机转速都能飙到15万转每分钟,简直像给核聚变装置配了一台“超级空调”似的。

随着产能的猛增,青海油田二期一开工,预计到2025年产能直逼6000万立方米,差不多占到全国总产量的四成多。

再加上各个地方在搞的新建项目,国产氦气基本能满足20%的市场需求了,对外的依赖程度,从98%的高位硬生生掉到20%的水平。

进口渠道也早就走上了不同的路子。到2025年9月的数据显示,咱们从卡塔尔进口的占了64%,俄罗斯占36%,美国只剩下0.01%,基本上就把它排除在外了。

更让人放心的是,国家又增加了40.7亿立方米的已探明储量,打造了2亿立方米的战略储备,就算外头断供,也能支撑18个月。

氦-3的希望,藏在月球土里

换个角度想,氦-3的突破更令人感兴趣,它的未来竟然还在月球上。

你可能没太注意,月球上没有大气层,太阳风带的氦-3全都积在月壤里,储量高达100万吨,足够地球用几千年。当年要从月壤提取这种东西,可得把它加热到700℃,耗能那叫一个吓人。

到2025年8月的研究显示,嫦娥六号带回的月壤中,20%的氦-3都粘在纳米氧化铁颗粒上,用微波炉加热到300℃就能把它释放出来,比以前的方法提取效率高了整整30%,能耗也一下子降低了60%。

这可不是在说空话!嫦娥六号已经把月壤带回来,说明从月球采样没啥大问题。要是将来能在月球搞个提取厂,把氦-3都液化好,然后运回地球,那我们就彻底不用发愁啦。

地面上的攻坚工作也没休息。中科院理化所正和中石油一道,拼命攻克那“ppm级分离”的难题——也就是从天然气里的氦-4中,把含量只有百万分之1.37的氦-3精确地分离出来。

目前实验室里的提取效果已经提高了50%,再坚持一段时间,说不定就能解决对进口的依赖问题啦。

结语

别再只盯着光刻机了,氦气这块咱们早就闯出了一片天地。氦-4用了六年苦心钻研的技术,产能大幅提升,进口途径也变得明明白白;氦-3则在探月中找到了新出路,地球上的开采也在逐步打破难题。

所谓“卡脖子”,在认真的中国人眼里,早就不是难事儿。

要搞清楚,那核心技术可不是买来的,也不是讨来的,只有自己琢磨着搞出来才行。

眼下咱们能自己搞定的只占20%,将来就得全部靠自己,搞到100%自主,这事儿,咱们可一定得争赢了!

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