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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,其中包含自然和科學光譜(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。