一瓶看似普通的低溫液體,卻曾讓中國的高科技產業驚慌。
2022年春天,中國幾所頂尖大學的實驗室里,焦慮蔓延。
不是儀器故障,也不是經費問題。
而是一種看不見、摸不著的氣體,液氦斷供了。
短短幾個月,價格從每升80元飆升至400元。
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有實驗室不得不臨時拆解價值千萬的低溫系統,只為回收那點僅存的氦氣,讓科研再堅持幾天。
同一時間,國內的半導體企業、航天制造單位、醫療影像設備廠商,都感受到了同樣的壓力。
MRI機器的冷卻系統、芯片制造的真空工藝、火箭發動機的測試平臺。
這些代表國家尖端科技的門面,都因為一瓶氣體,陷入了被動。
一瓶氣體,成為卡住中國高科技脖子的“隱形手”。
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“氣體稀土”
氦,是元素周期表上排名第二的輕元素。
卻是現代科技體系中的戰略砝碼。
它無色、無味、惰性,擁有地球上最低的沸點(-269°C),是制造超低溫環境不可替代的“冷卻之血”。
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但地球上的氦氣太少了。
它主要來自地下巖層中鈾、釷等元素,數萬年放射性衰變的副產品。
封存在極少數的天然氣田里。
更關鍵的是,它輕得任性,一旦泄漏便直奔太空,永不回頭。
人類能用的,只是地下的那點庫存。
過去幾十年,全球90%以上的氦氣供應,掌握在美國手中。
得克薩斯州阿馬里洛的“聯邦氦儲備”,就像全球氦氣的“中央銀行”。
掌控著提取、純化、運輸和定價的巨大權力。
我們的芯片廠、科研機構,都依賴一條看不見的、卻隨時可能被擰緊的輸氣管。
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這不僅僅是成本問題,而是“戰略否決權”。
氦氣在最終產品成本中占比可能不到0.01%。
但沒有它,整個系統就是100%停擺。
一位資深科研人員曾感嘆:“那時候,我們囤液氦就像囤戰備糧,心里總是不踏實。”
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從“廢氣”中淘出“氣黃金”
資源稟賦不足,是中國面臨的原生困境。
美國的天然氣田氦含量可達0.66%甚至更高,而中國的氣田普遍含量僅在0.1%-0.3%之間.
按傳統方式提取,成本高昂,幾乎不具經濟價值。
但中國工程師們,找到了一把“金鑰匙”,LNG-BOG提氦技術。
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什么是BOG?
當液化天然氣(LNG)在儲罐中安靜地待著時,由于微小的熱量滲入,會有一部分液體氣化,這就是“閃蒸氣”。
過去,這些寶貴的BOG大多被直接燃燒或排放。既浪費,也不環保。
中國科學家卻發現,在這股“廢氣”中,氦氣濃度能被自然“富集”到1%以上,甚至更高。
這相當于把分散的“金沙”聚成了“金礦”,使得工業化、經濟化提氦成為可能。
這是一條沒人走過的路,技術壁壘極高。
歐美巨頭對此嚴密技術封鎖,低溫設備的核心部件對中國禁運。
然而,封鎖,從來都是創新的催化劑。
中國科學院理化技術研究所聯合中科富海等企業,開始了艱苦攻關。
低溫精餾、吸附材料、工藝流程……每一個環節都需要從零突破。
2020年10月,捷報傳來。
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國內首套LNG-BOG低溫提氦裝置在寧夏鹽池成功投產。
氦氣提取率高達98%,產品純度達到99.999%。
這一刻,我們不僅提取一種氣體,更是打通中國高科技產業的“任督二脈”。
隨后,內蒙古、四川、甘肅等多個BOG提氦項目紛紛上馬。
中國氦氣產能開始爬坡。
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裝備自立
氦氣提取出來了,但如何運輸?
這是橫亙在前的最后一道天塹。
氦氣極輕,以氣態運輸極不經濟。
唯一的辦法,是將其冷卻至-269°C,變成液氦,大幅縮小體積。
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這就需要一個極其特殊的容器,液氦罐箱。
它必須能抵御接近絕對零度的極寒,保證液氦在長途跋涉中幾乎不蒸發。
這種罐箱的制造工藝堪稱頂尖。
此前全球只有歐美少數幾家公司能造,總數不過2000多個。
它們對中國嚴格限制出口,想買?數量受限;想租?看人臉色。
這好比有了好酒,卻找不到像樣的酒壺,隨時可能漏光。
這一次,中國的裝備制造企業站了出來。
2022年,中集安瑞科研發成功國內首臺液氦罐箱。
2023年,杭氧集團自主研制的40英尺液氦罐箱,滿載著從俄羅斯進口的液氦,成功運抵吉林琿春口岸。
這不是一次簡單的運輸,而是一次全鏈路的壓力測試。
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結果:完美!
我們不僅有了“淘金”的技術,更自己造出了“運金子的保險箱”。
這條供應鏈上最脆弱的一環,被徹底焊牢了。
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戰略布局,雙線并舉
技術突破和裝備自立,賦予了我們布局全球的底氣。
中國的氦氣戰略,是聰明的“雙線并舉”。
優先國內挖潛。
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在新疆、四川等地,加快自有氦資源的勘探和利用。
雖然總量有限,但這是“壓艙石”,保障最基本的戰略需求。
其次海外多元化。
我們敏銳地將進口主渠道從美國轉向卡塔爾。
更妙的一步棋,是走向合作共贏。
中國能建葛洲壩集團承建的俄羅斯阿穆爾天然氣加工廠,將是未來全球最大的氦氣供應地之一。
我們出技術、出工程,換回的是穩定、不受第三方干擾的供應線。
效果是立竿見影的。
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數據顯示,中國氦氣對外依存度已從最高的95%降至約85%。
這10個百分點的變化,看似不大,背后卻是從0到1的質變,是戰略安全感的根本提升。
這場歷時多年的“氦氣戰”,它不僅是為了解決一種氣體的供應問題。
它告訴我們,真正的安全,是掌握從最底層元素到最終產品的全鏈條能力。
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當我們的衛星直沖云霄,當我們的芯片刻蝕出更細的納米線,當醫院的MRI機器為病患帶來清晰的影像.
那瓶看不見的液氦,正在背后安靜地提供著-269°C的堅定支撐。
過去,我們雖為工業巨人,氦卻依賴他人。
今天,通過無數科研人員和工程師在無聲處的堅守與創新,我們終于可以自主而深長地呼吸。
這口氣,喘得踏實,也喘出了中國科技走向更遠未來的底氣。
素材來源
1.《地球知識局》He獨立反擊戰,中國打贏了!
2.《新華網》建立自主可控穩定氦氣供應鏈 杭氧集團自研液氦罐首車滿載陸運入境
3.《觀察者》這10%的進步,為什么對中國意義如此重大?
本文作者 | 檸檬雪
責任編輯 | 淡淡翠
策劃 | 淡淡翠
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