氦氣即將短缺

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德國林道—快速問答:核磁共振成像儀、火箭、光纖、LCD、食品生產和焊接有什麼共同之處?

它們都需要惰性或稀有氣體氦氣用於其使用或生產的某個階段。1996年諾貝爾物理學獎得主羅伯特·C·理查森與道格拉斯·奧謝羅夫和大衛·李一道,在今天於林道舉行的第60屆年度林道諾貝爾獎獲得者大會上表示,氦氣基本上可能在不到三十年的時間內消失。“一旦它被釋放到大氣中,例如以派對氣球的形式,它就永遠從地球上消失了——它永遠從地球上消失了,”他補充道。

氦分子由太陽能量產生,天然地僅佔地球大氣層的百萬分之五左右。其餘的氣體——宇宙中僅次於氫的第二輕元素——在47億年前逃離了我們的星球。


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美國擁有世界上絕大多數的氦氣儲備,由美國土地管理局管理;這種氣體埋藏在位於大平原花崗岩之上的天然鹽丘地下。國會在1996年通過了一項法律,規定在2015年之前出售所有美國儲備,以補償政府對氦氣及其儲存的投資。國家研究委員會在2000年進行的一項研究得出結論,在可預見的未來將存在氦氣盈餘。

然而,在該報告發布後不久,氦氣的使用量猛增,因為這種氣體為工業和醫學帶來了許多好處。在2010年1月為國家研究委員會撰寫的報告《出售國家氦氣儲備》中,理查森和委員會聯合主席查爾斯·G·“奇普”·格羅特(得克薩斯大學奧斯汀分校地質學家)描述了當前美國戰略的缺陷。

許多工業過程依賴於氦氣。理查森說,在可以獲得資料的最近年份2007年,28%的氦氣用於核磁共振成像儀和核磁共振機器的低溫技術——幾乎全部用於臨床目的(科學低溫用途僅佔總量的3%)。約26%的氦氣用於火箭的加壓和吹掃;另有20%用於焊接;13%用於在光纖、LCD和食品生產中提供惰性氣氛。

理查森建議採取幾個步驟來確保未來氦氣的可用性。首先,價格應該提高20倍。“由於美國的政策,世界氦氣價格低得離譜,”理查森說。其次,替代品可以替代某些領域的氦氣——例如,氬氣可以用於焊接。最後,低溫氦氣使用者應該在封閉系統中回收氣體;核磁共振成像儀已經為其強大的超導磁體使用了這種系統。

“上帝花費47億年創造的東西將在100多年內消散,”理查森指出。“一代人無權永遠決定可用性。”

要了解有關林道會議的更多資訊,請訪問大眾科學的姊妹出版物自然(國際科學期刊)和一個專題網站,其中包含自然科學光譜大眾科學的德語版)組織的林道部落格。幻燈片《2010年發現:能源》涵蓋了另一項林道倡議,即關於能源的博物館展覽。

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 大眾科學 and executive vice president, Magazines, for Springer Nature.

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