氦气即将短缺

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


德国林道—快速问答:核磁共振成像仪、火箭、光纤、LCD、食品生产和焊接有什么共同之处?

它们都需要惰性或稀有气体氦气用于其使用或生产的某个阶段。1996年诺贝尔物理学奖得主罗伯特·C·理查森与道格拉斯·奥谢罗夫和大卫·李一道,在今天于林道举行的第60届年度林道诺贝尔奖获得者大会上表示,氦气基本上可能在不到三十年的时间内消失。“一旦它被释放到大气中,例如以派对气球的形式,它就永远从地球上消失了——它永远从地球上消失了,”他补充道。

氦分子由太阳能量产生,天然地仅占地球大气层的百万分之五左右。其余的气体——宇宙中仅次于氢的第二轻元素——在47亿年前逃离了我们的星球。


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美国拥有世界上绝大多数的氦气储备,由美国土地管理局管理;这种气体埋藏在位于大平原花岗岩之上的天然盐丘地下。国会在1996年通过了一项法律,规定在2015年之前出售所有美国储备,以补偿政府对氦气及其储存的投资。国家研究委员会在2000年进行的一项研究得出结论,在可预见的未来将存在氦气盈余。

然而,在该报告发布后不久,氦气的使用量猛增,因为这种气体为工业和医学带来了许多好处。在2010年1月为国家研究委员会撰写的报告《出售国家氦气储备》中,理查森和委员会联合主席查尔斯·G·“奇普”·格罗特(得克萨斯大学奥斯汀分校地质学家)描述了当前美国战略的缺陷。

许多工业过程依赖于氦气。理查森说,在可以获得数据的最近年份2007年,28%的氦气用于核磁共振成像仪和核磁共振机器的低温技术——几乎全部用于临床目的(科学低温用途仅占总量的3%)。约26%的氦气用于火箭的加压和吹扫;另有20%用于焊接;13%用于在光纤、LCD和食品生产中提供惰性气氛。

理查森建议采取几个步骤来确保未来氦气的可用性。首先,价格应该提高20倍。“由于美国的政策,世界氦气价格低得离谱,”理查森说。其次,替代品可以替代某些领域的氦气——例如,氩气可以用于焊接。最后,低温氦气用户应该在封闭系统中回收气体;核磁共振成像仪已经为其强大的超导磁体使用了这种系统。

“上帝花费47亿年创造的东西将在100多年内消散,”理查森指出。“一代人无权永远决定可用性。”

要了解有关林道会议的更多信息,请访问大众科学的姊妹出版物自然(国际科学期刊)和一个专题网站,其中包含自然科学光谱大众科学的德语版)组织的林道博客。幻灯片《2010年发现:能源》涵盖了另一项林道倡议,即关于能源的博物馆展览。

Mariette DiChristina, Steering Group chair, is dean and professor of the practice in journalism at the Boston University College of Communication. She was formerly editor in chief of 大众科学 and executive vice president, Magazines, for Springer Nature.

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