揭開氦氣神秘面紗
◎? 牟德剛
氦是僅次于氫的宇宙中第二豐富元素,,但在地球上氦元素含量卻極低,主要是由于氦原子量小,、分子速度快,,十分容易從大氣層中逸散進(jìn)入太空。
氦氣的發(fā)現(xiàn)可以追溯到1868年,,天文學(xué)家皮埃爾?詹森在分析太陽(yáng)光譜時(shí)首次捕捉到了它的身影,。作為宇宙大爆炸的遺跡,氦氣見證了宇宙的誕生,。地球上氦氣成因主要有兩種:一種是來(lái)自放射性礦物的衰變產(chǎn)生,,地殼中的花崗巖類巖石含有鈾和釷等放射性元素,這些元素在衰變過(guò)程中會(huì)釋放出氦氣,,目前被認(rèn)為是地球上氦氣的主要來(lái)源,。另外一種是來(lái)自于地幔,這部分氦氣主要來(lái)自地球形成之時(shí),,由于逸散作用這部分氦氣含量占比非常小,。
我們?cè)撛趺磳⒑忾_采出來(lái)?工業(yè)化生產(chǎn)氦氣主要是從含氦,、富氦天然氣中提取,。因?yàn)樘烊粴庵泻幸欢康暮猓ㄟ^(guò)一系列復(fù)雜的分離和提純工藝,,如低溫冷凝法等,,可以得到高純度的氦氣,全球90%以上的氦氣都是通過(guò)這種方式提取的,。
氦氣在許多領(lǐng)域扮演著重要角色,。它的低密度和低沸點(diǎn),使其成為超導(dǎo)磁體和低溫實(shí)驗(yàn)的理想冷卻劑,。在醫(yī)療領(lǐng)域,,氦氣用于低溫麻醉和MRI成像,為患者帶來(lái)更安全的醫(yī)療服務(wù),;在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域,,更是受到了氦氣的保護(hù)才使得制造芯片的多晶硅不與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而影響純度,;在國(guó)防工業(yè)中,氦氣的應(yīng)用同樣至關(guān)重要,,它被用于火箭和航天器的燃料清洗,、核反應(yīng)堆冷卻等,確保了國(guó)防科技的先進(jìn)性和安全性,。
盡管氦氣應(yīng)用廣泛,,但資源卻十分有限。全球氦氣資源量約在484億立方米,,且分布呈現(xiàn)極度不均衡的態(tài)勢(shì),。美國(guó)、卡塔爾,、阿爾及利亞,、俄羅斯等國(guó)家占據(jù)著全球近九成的氦氣資源量。相較之下,,我國(guó)的氦氣資源有限,,超九成供應(yīng)依賴進(jìn)口。
隨著科技的發(fā)展,,對(duì)氦氣的需求不斷增長(zhǎng),氦氣逐漸成為高新技術(shù)業(yè)發(fā)展的重要稀缺戰(zhàn)略資源,。未來(lái),,應(yīng)進(jìn)一步加大氦氣資源的調(diào)查與勘查開采力度,保障國(guó)家戰(zhàn)略資源安全,,唯如此方能在關(guān)鍵領(lǐng)域不再 “氣短”,,讓發(fā)展底氣更足!
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