氦資源

氦目前的最重要的用途是低溫領域，比如眾多物理前沿課題涉及極低溫度下物質的性質；粒子物理的實驗也需要大量的超導裝置；對大眾來說，液氦也很重要，比如醫院的核磁共振成像設備。現在美國在嚴格控制氦的出口。

未來我們可以從月球上採集氦元素，及時不是用於核聚變發電，也可以用於前面所述的諸領域，不過成本肯定會很高

紐約康奈爾大學物理學教授、諾貝爾獎得主羅伯特·理查森告訴《新科學家》雜誌說，氦儲備一旦用盡，將沒有什麼可以替代它。他說：“目前還沒有可以合成氦的化學方法。地球的這一饋贈是在岩石的放射性衰變過程中形成的。現在從空氣里獲得氦還不具備商業開發價值，因此我們只能依靠從岩石里提取。但是氦一旦被消耗完，我們只有從空氣里才能獲取它，屆時它的成本將是目前的1萬倍。”

氦在岩石的緩慢的放射性衰變過程中形成的，幾乎我們的所有氦儲備都是從天然氣中提取的一種副產品。獲得更多氦的唯一方法，是從氚(一种放射性氫同位素，美國從1988年開始停止生產這一元素)衰變過程中獲取。

然而理查森表示，低價氦意味著它將被“浪費掉”，而不是被當作一種珍貴資源加以利用。解決這個問題的唯一辦法，就是將氦資源完全市場化。他表示，這將意味著，隨著氦資源的價格不斷上漲，未來兒童派對上的一個氦氣球將價值100美元。

據美國政府有關部門統計，美國氦資源儲藏量估計為111億立方米，其中Cliffside Field貯藏9.7億立方米，富氦天然氣60億立方米(0.3%氦或以上)，貧氦天然氣41億立方米(小於0.3%氦)。美國2000年國內氦耗量達9500萬立方米，其中低溫應用上消耗24%(主要用於核磁共振成像儀上)，加壓/吹除上消耗20%，焊接上消耗18%，控制氣氛上消耗16%，檢漏上消耗6%，呼吸用混合氣上消耗3%，其它應用上消耗13%。

美國政府有關部門透露，2000年私營企業A級氦(99.95%或以上)的估計產值達2.15億美元。按美國政府定價每千立方英尺售價為49.50美元，而自由市場的價格每千立方英尺價格在42美元至50美元之間。

不包括美國，世界氦儲量估計為150立方米左右，其中前蘇聯70億立方米，阿爾及利亞20億立方米，加拿大20億立方米，中國10億立方米，波蘭3億立方米。

美國在1996年通過的一項法規，要求世界上最大的氦儲存庫(位於德克薩斯州的一座被廢棄的機場里)必須在2015年全部出售，將補償修建這座設施的投資。這就意味著地球的氦儲備將以驚人的速度被消耗一空，因為價格太低，人們根本不會對它進行再循環利用。

物理所的液氦主要來源於兄弟院所——中科院理化所。

理化所研究員劉立強說：“所里的氦液化器每兩天工作一次，每次工作8個小時，一個星期大概能出1000升液氦。”但是，近幾天所里的氦液化器出現了故障。據劉立強 介紹，上世紀80年代，該所氦液化器產出的液氦能夠供應整個華北地區，但現在，80% 的液氦都要先滿足物理所的實驗需要。為了應對這個隨時可能“罷工”的儀器，物理所在2008年耗資六七十萬元人民幣買 了自己的氦液化器。物理所一位實驗人員告訴《科學新聞》：“要等到明年（2010）初，液化器才能真正投入使用，即便是這樣也只能夠自給自足。”

在中科院，像物理所這樣擁有國家超導重點實驗室的液氦消耗“大戶”並不唯一，經歷過“斷糧”之苦的電工所中科院應用超導重點實驗室的科研人員對此深有體會。為 了研究帶材的超導性能和維持超導磁體運行，液氦必不可少，而與物理所不同，電工所 的液氦是直接從國內的液氦分銷商手中購買，通常來說，這比從中科院其他研究所購買要便宜。

但就在2007年下半年，超導實驗室的超導實驗停了長達兩個多月。彼時由於美國將 氦資源列為戰略儲備資源而限制粗氦產量，美國國內液氦設備大規模停產，這不僅導致 了美國自身在日本長島軍事基地的需氦設備被迫關閉，而且累及到中國的液氦進口，液氦的價格更是一度飆升到300元/升。

回憶起2007年下半年的液氦斷貨情形，一家液氦供應商的負責人王國強記憶猶 新：“不斷有人打聽什麼時候能買到液氦。每天都要向顧客解釋不是為了抬價，確實是 美國那邊沒有液氦運過來了。”

更嚴重的是，液氦的最大消費群體還不在科研機構，而是在醫院的核磁共振設備。中科院電工所的李曉航副研究員介紹說： “現在醫院的核磁共振成像儀的核心大都是超導磁體，只有在液氦的低溫下才能穩定運行從而產生穩定的磁場，這樣才能保證高解析度的成像。”

液氦供應商王國強也證實了這個觀點。他表示，越是精密的低溫超導成像設備往往消耗的液氦越多：“北京天壇醫院的腦磁圖儀每星期都要注兩次液氦，用量達上百升。”核磁共振成像儀的諸多優點讓其成為醫院不可或缺的診斷工具，然而在2007年，由於“伴侶商品”液氦的短缺，一些醫院不得不讓它們停止運行。

汽車加了汽油馬上就可以重新上路，但“醫院的核磁共振成像設備一旦停下來，再啟動就不是件很容易的事”。李曉航說，“首先要注入幾十升的液氦預冷設備，而且很有可能需要重新勻場，超導磁體退磁后重新充磁也要10到15天。等到設備完全正常差不多要等一個月。”

對於美國這樣的“富氦”國家，在相當長的一段時期內似乎不需要考慮“氦資源危機”的問題，但事實上不管是科研工作者還是醫療工作者都在考慮如何面對這一危機。最直接的辦法就是節流。王國強告訴《科學新聞》：“現在醫院的核磁共振儀很多自身帶有密閉性很好、防止蒸發的液氦裝置，大大減少了液氦的需求量……先前的一些耗費液氦量大的儀器已經逐漸被淘汰。”

更多的科學家嘗試用其他的製冷方式來代替液氦製冷。劉立強便是其中的一位，他希望用無液氦的製冷機來達到超導磁體的工作溫度。“相對於液氦製冷，製冷機的氦需求量很低（用作製冷機的製冷氣體），製冷機主要通過冷橋與磁體相連，採用的是熱傳導的製冷方式，而液氦主要是將磁體浸泡其中，對流製冷起很大作用。”劉立強說。

然而徠這種方法目前還沒有真正用於醫用核磁共振儀。有專家表示，液氦製冷的優勢現在比較明顯：製冷效果穩定，對於成像要求條件苛刻的醫用設備，這點很重要。製冷機的穩定性不如液氦，容易受到擾動影響，這對精確成像是不利的。但他也表示，隨著技術的進一步發展、成熟，製冷機代替液氦製冷也並非不可能。