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近年来，美国升级芯片出口管制，一时间，“卡脖子”话题引起了广泛的讨论。虽然我们国家地大物博，同时建立了全产业链体系，但在某些领域，还是会受制于人。
其中，就有一种战略性极高的气体资源，芯片制造也离不开它，而我国每年的需求量超过4000吨，但95%以上都依赖从美国、卡塔尔、澳大利亚等国进口，是一种容易被“卡脖子”的资源。那么，到底是哪一种气体资源？这就是接下来要为各位讲到的被誉为“黄金气体”的氦气。
氦气是一种具有低密度、低沸点和惰性等特质的气体，它是除了氢气以外最轻的气体，可能不少人都知道，拿氦气充气球要比容易爆炸的氢气安全多了。不过，如果只是用于充气球，那对氦气来说，简直是大材小用。
那么，氦气到底还有啥用？刚刚提及的芯片制造，就是氦气的重要用途之一。众所周知，制造芯片要用到单晶硅，而制作这种材料需要把高纯多晶硅放在石英坩埚中加热，温度维持在1400度左右。这么高的温度，如果没有氦气保护，就很容易发生化学反应。所以，芯片制造离不开氦气。上个月就有韩国媒体报道称，由于氦气供不应求，用于制造半导体的氦气价格1年内就暴涨了44％。
当然，氦气的用途还多着呢。比如在航空航天方面，无论是液氧煤油火箭发动机还是液氢液氧火箭发动机，它们输送燃料和氧化剂的系统都要用到氦气；而医院里的核磁共振仪要有超导体，也离不开液氦；另外，氦气还用于管道泄漏检查、高端检测设备载气、金属焊接保护气等领域。总之，如果没有氦气，很多行业都玩不转。
然而，全球的氦气资源分布却极不均衡。根据美国地质调查局的估计，全球氦气资源储量约519亿立方米，其中美国就存有206亿立方米，占比40%左右；而卡塔尔存有101亿立方米，俄罗斯存有68亿立方米；中国则少的可怜，仅存有11亿立方米，占比约2%。
美国是全球最早开发氦气资源的国家之一，早在20世纪初，美国便发现油气田中含有氦气，随后对其进行开采。到了1960年，因为意识到氦气的重要战略价值，美国修改了氦气法案，强制要求油气公司，对于那些氦气丰度达到工业利用指标的气田，必须回收氦气，统一卖给国家。如今，美国生产的氦气已占到全球的半壁江山。
这些年来，氦气价格飙涨，可谓越来越金贵，不少国家也纷纷打起了氦气的主意。其中，卡塔尔已经成为全球第二大氦气生产国家，产量占据全球近30%。随着中美竞争越发激烈，近年来我国也调整了氦气进口来源——有60%以上的进口氦气来自卡塔尔，而进口自美国的比例降至1/4左右。
看似我国进口氦气对美依赖不算高，不会被美国“卡脖子”，但这其中却存在一个隐患——卡塔尔没有自主开采技术，其开采设备大都依赖美国。要知道，氦气非常轻，地球引力吸不住，现在的氦气资源，大都伴生在天然气中，唯一工业化获取氦气的途径，就是天然气分离法——需要经过多次液化、分馏和提纯，才能获得纯净的氦气，此前我国也不掌握氦气的提取技术。
不过，为了打破国外技术垄断，我国早就开始布局。在《国家重大科技基础设施建设中长期规划（2012-2030年）》确定的16个重大专项中，就有8项与开采氦气等用到的低温技术相关。经过我国科研人员的努力，去年7月，我国便成功填补了技术空白，研制出一套液化天然气闪蒸汽低温提氦装置，这套装置成功在宁夏盐池实现商业化运营，年产20吨。
值得高兴的是，近日，我国又取得了更大的技术突破。国家重大科研装备研制项目——“液氦到超流氦温区大型低温制冷系统研制”已经通过验收，成果鉴定为“国际先进水平”。由此，我国具备了研制液氦温度（零下269℃）千瓦级，和超流氦温度（零下271℃）百瓦级大型低温制冷装备的能力。
这套装备不仅能够用于氦气资源开发，还是航空航天、氢能源储运等领域及一批大科学装置不可或缺的核心基础，本领大着呢。接下来，我国科研人员还将继续挑战“液氦温度万瓦级，和超流氦温度千瓦级的大型低温制冷装备”的世界级难题。
技术在手，心里不慌。有了这套装备，我们不仅可以在本土规模开采氦气资源，也可以与卡塔尔、俄罗斯等氦气资源较为丰富的国家合作，为我国氦气安全“保驾护航”。即便哪天美国要在氦气资源上“卡脖子”，到时候我们也能从容应对了。
文 | 梁锦源 题 |凌明 图 | 卢文祥 审 | 陆烁宜
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