奥斯汀（KXAN）——国家气象局每年两次在全国范围内发射数百个气象气球。最近的氦气短缺，由于俄罗斯入侵乌克兰而加剧，导致其中一些气象气球发射被取消。 KXAN 上个月一直在调查这些取消可能对我们的预测产生的影响以及导致短缺的原因。 根据新布朗费尔斯国家气象局办公室的气象学家马修·布雷迪（Matthew Brady）的说法，在 101 个发射气象气球的地点中，有 12 个依靠氦气上升。在这 12 个站点中，有 5 个站点不得不将它们的发布次数从每天两次减少到每天一次。 这些站点主要位于东海岸： 纽约州奥尔巴尼 纽约州纽约市 佛罗里达州塔拉哈西 北卡罗来纳州格林斯伯勒 南卡罗来纳州查尔斯顿 布雷迪说：“国家气象局发出气象气球，以获取全国大气的快照。” 他说气象气球非常重要，因为它们提供了有关高层大气天气状况的少数信息来源之一。这些数据对于试图预测天气的气象学家来说是必不可少的。 受影响的站点之一格林斯伯勒最近恢复了每天两次的发布。其他四个站点正在限制他们的发射，但布雷迪表示，如果预报中有重大天气，他们将进行发射。 氦气短缺怎么办？ 德克萨斯大学奥斯汀分校经济地质局的地质学家 Toti Larson 表示，有几个因素导致了全球氦气短缺。“氦气的产量下降。氦气的消费量正在上升。” 拉尔森说，氦气不仅用于气球，还用于冷却医院的 MRI 机器和半导体生产，这是当今供应短缺的另一件事。 经济地质局的任务是在世界各地寻找氦气等气体。为此，拉森和他的团队可以使用三个仓库，里面装满了从世界各地收集的岩石样本。“我们正试图了解可用的资源，以及它们在地球上的什么位置。” 他们测试岩石样本以确定其中所含矿物质的方法之一是使用扫描岩石的光谱仪。他们在这台机器中使用氦气。 氦气主要与石油和天然气一起开采。 “氦是由岩石中的铀和钍衰变产生的。但它的收集就像在岩石中收集天然气一样，”拉森说。 “关于氦的难点之一是它非常罕见。因此，即使我们说我们的氦浓度很高，它也只是总气体的百分之几，”拉尔森说，在开采氦时，回收的大部分是其他类型的气体。 世界上哪里有氦气？ 美国是氦的主要来源之一。我们有几个地方，比如蒙大拿州，可以找到高浓度的地方。几十年来，美国的供应过剩。 “氦气，历史上一直储存在美国得克萨斯州的狭长地带，靠近阿马里洛，那是我们拥有战略氦气储备的地方。自 80 年代以来，我们一直在消耗战略性氦气储备，”拉森说。这种储备的开采导致氦的价格下跌，但也导致了短缺。 世界氦气的另一个主要供应国：俄罗斯。 “俄罗斯是氦气的主要供应国，他们确实生产了相当多的氦气。所以现在随着俄罗斯发生的那种地缘政治，对美国氦气的需求将会更大，”拉尔森说。 是什么让氦气如此特别？ 氦是一种惰性气体，因此是惰性的。 “由于是惰性的，它不会像其他气体那样与事物发生反应，”拉森说，因此它可以安全地用于各种事物。 另一种惰性气体氖也以类似的方式使用。它可以在半导体和灯泡的生产中找到。氖是通过从空气中提取纯化的氧气来开采的，基本上是地球上具有超高浓度氧气的区域。 “乌克兰恰好是一个非常大的纯氧生产国，”拉尔森说。 氦气比空气轻。另一种比空气轻的气体是氢气。 “氦与氢的区别在于氢不是惰性的（如氦和氖），因此它可能具有爆炸性，”拉尔森说。 布雷迪说，这就是一些办公室在发射时仍然使用氦气的原因。其中一些发射发生在主要城市或在建筑物附近进行。 NWS 表示，较少的气球发射不会对当地的预测产生重大影响。附近的雷达和其他传感器将能够填补大部分数据空白。 由于短缺，NWS 计划在未来几年寻找减少对氦气的依赖的方法。

半导体芯片短缺何时结束？ 由于半导体短缺，汽车的生产再次摇摇欲坠。也称为芯片短缺，这种缺乏必要组件的问题几个月来一直是一个重大问题。不幸的是，尽管与短缺有关的情况有所好转，但似乎只会变得更糟。短缺最初是由于 Covid-19 大流行在中国停止生产的结果。然而，乌克兰和俄罗斯之间持续的冲突现在让事情变得更加倒退。这就引出了一个问题，短缺何时结束？ 是什么导致芯片短缺？ 最初，芯片短缺来自 Covid-19 大流行。这些半导体芯片大部分是在中国生产的。因此，随着中国关闭以阻止病毒的传播，半导体芯片的生产被推迟了几个月。 随着美国汽车制造商和其他半导体芯片用户恢复全面生产，缺乏库存芯片最终成为一个问题。半导体的生产正在恢复正常。然而，芯片短缺的新根源出现了——俄罗斯入侵乌克兰。 据Vox称，乌克兰是最大的氖气供应国之一。除其他外，霓虹灯对于生产这些半导体芯片是必不可少的。不幸的是，俄罗斯的入侵对生产产生了明显的影响。 Ingas 和 Cryoin 是霓虹灯的两大主要供应商，总部位于乌克兰城市 Mariupol 和 Odesa。俄罗斯多次轰炸马里乌波尔。此外，NPR 报道称，俄罗斯最近轰炸了敖德萨，以摧毁一座石油加工厂。 在这些芯片的生产中，氖用于激光器。激光雕刻硅，这些芯片的主要材料。光刻步骤是激光将硅蚀刻到电路板上的微小电路中。由于芯片非常小，需要控制激光的确切波长，这就是氖在生产过程中的用途。因此，没有氖，就没有半导体生产。不幸的是，乌克兰的破坏导致全球范围内的霓虹灯严重短缺 没有人能说芯片短缺何时结束 不幸的是，事实是，只有在乌克兰冲突结束时，短缺才能结束。但是，这并不是说一旦战争结束，它就会结束。考虑到破坏，乌克兰基础设施完全恢复可能需要几个月甚至几年的时间。 今年早些时候，AutoEvolution表示，现代预计将在 2022 年下半年恢复其芯片供应。此外，该报告指出，乐观的芯片供应量将在 2023年恢复到 2020 年前的水平。然而，这是在乌克兰遭到袭击之前的二月份。 可悲的是，芯片短缺并不是乌克兰发生的最严重的事件。成千上万的无辜民众在家中面临战区条件。因此，虽然您在六个月内无法获得那辆新车或您的宝马没有触摸屏可能有点遗憾，但值得记住的是，我们没有最糟糕的情况。 现在世界所能做的就是等待。

对于 Eva Andrei 来说，液氦的成本在过去两年中翻了一番多，从 100 升杜瓦瓶的 930 美元增加到今天的 2000 美元。但这只是罗格斯大学物理学家氦问题的一部分。稀有气体的短缺意味着她只能操作实验室中四台扫描隧道显微镜中的一到两台，每台扫描隧道显微镜每周需要 100 升液氦来进行量子物理学、超导和石墨烯等领域的实验. Margaret Eastman 在俄克拉荷马州立大学维护着四台核磁共振 (NMR) 光谱仪。她非常担心自己可能会用完液态氦，所以她请附近的其他研究人员帮助她冷凝氦气，她计划从商业供应商那里获得氦气——结果却得知供应商也没有可用的气体。 太平洋西北国家实验室 (PNNL) 催化科学小组负责人南希·华盛顿 (Nancy Washton) 维护着 28 台带有超导磁体的仪器：24 台 NMR 和 4 台傅里叶变换红外光谱仪。截至 3 月 25 日，她已经停用了两台 NMR，并计划在 5 月停用另一台。由于供应商梅塞尔连续削减了 PNNL 的氦气分配，从短缺前的平均每月 2400 升减少到 3 月份的 940 升，迫使停工。“这根本不足以维护我们的设备，”Washton 说。选择要么以有序的方式加热磁铁，要么让它们熄灭，否则它们可能会被永久损坏。“我们现在生活在供应商拥有的储存液氦上，”她说。 在大流行的早期阶段，工业和娱乐应用对氦气的需求减少导致轻气体供应充足。但现在，氦生产的中断被归咎于最近几个月供需平衡的突然转变。氦气行业顾问 Phil Kornbluth 将当前的氦气形势称为短缺 4.0；2006-7、2011-13和2018-20年也出现了供应短缺。 事件的汇合 造成最新短缺的主要原因是泄漏导致 Cliffside 粗氦浓缩厂于 1 月中旬意外关闭，该厂由土地管理局运营，用于处理来自德克萨斯州 Bush Dome 水库的原始氦气。Kornbluth 说，在去年该工厂停工四个月之后，这次关闭已经消除了一个通常每年从水库提供约 1420 万立方米水的水源。这大约是通常流经 724 公里管道的体积的一半，几家主要氦气供应商利用该管道进一步净化气体以供分配。大约等量的氦气从位于堪萨斯州、俄克拉荷马州和德克萨斯州下方的 Hugoton 天然气田进入管道。 就其本身而言，如果俄罗斯远东阿穆尔的新天然气加工厂在 2021 年 9 月开业后继续运营，那么 Cliffside 的损失可能不会如此具有破坏性。但 10 月份的一场大火，以及 1 月份的一次爆炸，无限期地关闭了该设施。业内观察人士怀疑阿穆尔公司所有者俄罗斯天然气工业股份公司在今年第三季度恢复运营的承诺。Kornbluth 说：“底线是，阿穆尔的两座 [工厂] 年产量可能高达 14 亿立方英尺（4900 万立方米），但将为零。” “这就是世界上有充足的氦供应和短缺之间的区别。” 乌克兰战争使人们对俄罗斯氦气的长期供应产生了进一步的怀疑。迄今为止，氦气尚未受到美国的制裁，而中国对这种气体的需求很大，而中国尚未对莫斯科实施制裁。但科恩布鲁斯说，由于战时的敌对行动，从西方向俄罗斯提供的氦气专业知识和设备可能会受到阻碍或切断。 今年早些时候，卡塔尔的三个生产氦的液化天然气工厂中的两个因定期维护而关闭，这加剧了目前的氦短缺。（氦气少量存在于天然气中，并在气体液化过程中分离出来。）这些设施应该在本月恢复全面生产，Kornbluth 说。最近，为应对乌克兰战争导致的天然气短缺，阿尔及利亚的两家液化天然气厂之一被关闭，其天然气原料通过海底管道输送到欧洲。 Kornbluth 说，在五家主要的氦气供应商——空气化工产品公司、液化空气、林德、Matheson 和梅塞尔——中，除了空气化工产品公司之外，所有供应商都宣布了不可抗力，并且现在将其客户的合同数量的 45-60% 进行配给。通过采购订单 (PO) 购买氦气的非合同用户最难获得它；他说，过去几个月现货价格翻了一番。 伊士曼的供应商承诺每年交付 920 升，是她收到的 65%。“你不能这样继续下去，”她说。“核磁共振磁铁需要他们需要的东西。你可以推动它而不是将它们填满，但如果你再次这样做，下次水平将低于你的需要。磁铁在不淬火的情况下可以承受的最低限度。” 安德烈说，去年与供应商谈判合同失败后，她不得不在现货市场上购买。“他们告诉我们，我们必须签署不回收利用的承诺，”她说。“我们必须为每个 100 升的订单写一份采购订单。交付需要一周或更长时间，您永远不知道它是否会到达。所以你可能不得不预热你的实验并破坏你的样本。” 回收有帮助 与短缺的情况一样，一些用户比其他用户更幸运。西北大学的物理学家威廉·哈珀林说，他从梅塞尔那里得到的分配是他通常购买的 45%。但 Halperin 还在该大学运行了一个中央氦气回收和液化系统，该系统回收了那里使用的氦气的约 70%。这使得库存积累到大约 5000 升液氦，足以满足目前的需求。 作为为氦气支付溢价的大用户，圣路易斯华盛顿大学的化学家 Sophia Hayes 说，她很幸运能够收到 75% 的短缺前交货。该大学最近安装了一个回收和液化设施，以收集她实验室中六个 NMR 的蒸发物。但到目前为止，系统中的泄漏导致回收率很低。 华盛顿说，在短期内，PNNL 将能够容纳其所有研究人员使用剩余的仪器。“这将需要杂耍，人们必须灵活，我开玩笑说周六晚上 11 点必须有人进来。” 进一步削减 PNNL 的分配将改变这一点。“我们正在评估不同的情景——我们将如何适应这种情况来降低仪器以及我们将工作转移给他人的能力。”

全球氦气短缺正在影响研究人员和企业。 实验室协调员 Matthew Revington 表示，这种气体对温莎大学的核磁共振 (NMR) 实验室非常重要。氦气用于实验室的核磁共振光谱仪，“化学家每天都在使用它来评估他们制造新材料的情况。这是他们为各种用途优化新分子过程中的日常步骤。” “我们需要氦气来冷却这些光谱仪，这样它们就有足够强的磁场来产生化学家进行这类工作所需的信息。”供应商告诉实验室，预计他们去年收到的氦气量是他们的 75%。 “这可能不足以让这些仪器继续运行。”这将干扰研究，并且还要花费相当多的钱来保持我们购买的氦气，以及仅仅在没有氦气的情况下维护机器。 Revington 认为这种短缺与供应链问题和乌克兰战争等因素有关，这将导致实验室进行的研究再次放缓。由于在大流行中损失了很多时间，现在这将减缓整体研究速度，降低我们购买新设备和升级现有设备的能力。 氦气的膨胀成本 这种短缺也给使用氦气的企业带来了问题，导致成本上升。“不幸的是，对于一些客户来说，氦气的成本只是让他们定价过高。”

萨斯喀彻温省政府于去年 11 月启动了一项氦气行动计划，最近宣布向萨斯喀彻温省研究委员会 (SRC) 拨款 140,000 美元，用于氦气液化中心研究   该省的氦气行动计划 (HAP) 设定了到 2030 年供应全球 10% 的氦气的目标。这将是巨大的，因为目前的供应仅由少数几个国家控制：美国排名第一，阿尔及利亚和卡塔尔紧随其后。   加拿大拥有世界第五大氦储量。 由于其在低温下的有趣行为，该元素在各种高科技应用中变得越来越重要。 省政府估计，如果 HAP 成功，将带来显着的经济效益，包括： 500 多个永久性新工作岗位 数以千计的建筑和服务业工作岗位 从 150 多个新的专用氦井生产 多达15个净化和液化设施 年出口额超过 5 亿美元 什么是氦，它是如何产生的？ 氦是宇宙中第二丰富的元素，仅次于氢。考虑到它们的简单性，这是有道理的——氢的原子量为 1，这意味着它只有一个质子，而氦紧随其后，原子量为 2。 不幸的是，氦在地球上相对稀有。它不与其他气体发生反应，而且非常轻，这是它有用的一部分。然而，这也意味着在我们的大气层中没有太多东西可以容纳它。一旦释放到空气中，它就会飘入太空。 氦气是不可再生的，无法制造。或者更确切地说，它的生产速度不够快，无法发挥作用。氦是放射性衰变的结果，需要数千年的时间。 大多数氦气是从天然气矿床中提取的。提取后，它可以通过称为分馏的过程进行分离。 氦的沸点和熔点是所有元素中最低的。这意味着与它混合的其他气体会在它之前液化。将天然气置于高压下，分阶段降低温度，以去除氮气和甲烷等气体。剩下的通过活性炭，产生接近纯的氦。 2021 年 4 月，北美氦气 (NAH) 在巴特尔克里克附近建成了价值 3200 万美元的氦气净化设施，这是加拿大最大的此类设施。预计每年可生产超过 5000 万立方英尺的纯化氦。 然而，纯化的氦气仍然是一种气体。液氦更有价值，更容易运输和出口。加拿大目前将其纯化的氦气送到美国进行液化，这就是为什么 SRC 现在正在研究在该省建立液化中心的可行性。   氦气的用途 今天氦最重要的用途是低温（过冷）应用。材料在过冷温度下表现不同——一些材料变成超导体，这意味着它们没有任何电阻。超导体可以产生强大的磁场。 使用超导磁体的机器需要极低的温度才能运行。 磁共振成像 (MRI) 扫描仪需要液氦。MRI 和类似的扫描仪在医学应用和研究分子物理学方面非常有用。 因为氦是非反应性的（惰性），它也被用作生长某些类型的硅（用于每个电子设备）和高温焊接应用中的保护屏障，这些应用会因暴露于氧气或氮气而减弱。 随着需求上升和世界其他地区的储量枯竭，氦气可能成为萨斯喀彻温省经济的重要组成部分。

从超级计算和太空旅行到核磁共振成像以及医学和科学研究的一切都至关重要的天然气甚至在地缘政治格局陷入混乱之前就面临供应短缺。现在，供应紧缩正在重新出现，一些投资者正在寻找能够将这种天然气快速推向市场的北美供应商。   气体是氦气……我们现有技术的支柱……也是我们未来技术跳动的心脏。   氦气价格已经是天然气价格的 100 倍，现在正在进一步飙升。虽然一些投资者正在关注那些希望能够从通常发生的天然气田中提取氦气的初级勘探者的长期押注，但短期内有一个机会可以在没有任何勘探时间的情况下应对供应紧缩。   Total Helium领先于竞争对手数年，在美国 最大的常规天然气田中使用氦气，该气田已经在生产和销售。 在下游，Total Helium 与价值 1580 亿美元的 林德 ( NYSE: LIN )达成了交易，林德 是该行业最大的下游公司之一，也是一些人所说的氦“寡头垄断”的成员。世界现在需要氦气。   美国最大的氦气游戏？   在我们看来，Total Helium 在正确的时间停放在正确的地方。“正确的地方”是堪萨斯州-俄克拉荷马州狭长地带的Hugoton天然气田。   Hugoton是美国最大的天然气田，也是北美最大的常规天然气田，已经生产了 75 万亿立方英尺的甲烷。该油田已经生产了大约 300 BCF 的氦气。   现在德克萨斯州阿马里洛的联邦氦储备已经关闭，其所有氦都被拍卖，Hugoton已成为北美最重要的氦供应来源之一。   凭借完全改变Hugoton在美国最关键资源之一中的角色的技术，Total Helium 正在扩大这个巨大的领域——着眼于潜在的 165 万英亩的扩展，这完全是关于氦的。   到目前为止，他们已经与该地区的其他参与者签订了超过 115,000 英亩的租赁和农场协议，并希望以惊人的速度继续扩张。   Total Helium ( TOH ; TTLHF ) 估计他们钻探的每口井都可以生产超过 27,000 Mcf 的氦气，该公司的目标是总共生产 700 亿立方英尺的潜在氦气，以及估计 8.5 万亿立方英尺的富集天然气用液体。   仅 18 个月的预期支出   Total Helium 已经在生产，3 月 15 日，它宣布已开始销售其第一批氦气和甲烷。它的氦气已经在管道中，并将运往林德的工厂，在那里氦气将被液化并汽提掉液体。   Total Helium 的钻井完井成本估计约为600,000 美元，其净额为 300 Mcf 意味着预计将在不到 18 个月内支付。随着脱水的继续并假设生产率按预期增加，这可能会下降到 6 个月。   Total Helium 预计，在这些经济条件下，它可以钻多达 180 口井，并且他们正在努力扩大其土地地位，以实施他们钻探更多井的计划。预计成本会降低，因为Hugoton是一个浅层天然气区，而且附近有加工设施，Total Helium 预计不会支付任何大的运输加工资本支出。   与氦寡头垄断的成员达成协议   令投资者兴奋的一点是 Total Helium 与林德的买卖协议，该公司拥有约 40% 的氦市场份额，并在堪萨斯州以及卡塔尔、阿尔及利亚和澳大利亚运营着世界上最大的氦工厂之一.   Total Helium 通过与林德的协议产生了超过 220 万美元的当前和未来现金流。   改变 Hugoton 100 年传统的技术   这里的技术很重要：如果您以前没有听说过巨型Hugoton，那是因为这个 1922 年发现的气田在页岩热潮中从雷达上消失了，剩下的天然气资源留在地下，等待新的可以利用它的技术。 Hugoton是一个常规油田，但其已探明储层的水浓度很高，如果没有正确的技术，这使得采收非常具有挑战性。   这就是克雷格·斯坦克（ Craig Steinke）的用武之地——他现在在业界很有名，因为他给我们带来了一些令人兴奋的资源游戏，而许多人却被显而易见的事情分散了注意力。Steinke 致力于将正确的技术应用到几乎被遗忘的地方。   如果你不熟悉这个名字，Steinke 是 Recon Africa背后的野心家，他在纳米比亚发现了巨大的 Kavango 盆地——目前正在探索的另一个常规陆上活动可能最终成为我们将在陆上发现的最后一个重大发现见过。   正是正确的时间   氦气是不可再生的，也不能被任何其他气体替代。它非常轻巧，不反应，并且可以在极低的温度下液化。   没有氦就没有超级计算。也没有大数据。我们所有的硬盘驱动器现在基本上都是氦驱动器。没有它就没有光纤通信。对医疗设备和科学研究而言，氦气短缺也可能是毁灭性的。没有氦气，太空旅行的进展就会停滞不前。仅在发射倒计时期间，NASA 航天飞机就需要 100 万立方英尺的氦气。   现在，我们正面临着一个自由竞争的市场，这也是价格飙升的原因。这使得北美氦气成为国家利益问题。这可能使 Total Helium成为一个非常有吸引力的机会，并且可能会非常快速地获得回报。

Helium Evolution首席执行官 Greg Robb 分享说，该公司成功筹集了超过1200 万加元的融资，获得了萨斯喀彻温省 560 万英亩土地的氦气许可证，购买了约 650 公里的二维地震数据，并确定了一些潜在的钻探目标。 Helium Evolution计划在六月开始第一个钻探计划；Helium Evolution已经选择了六个目标。Robb 表示：“Helium Evolution已经聘请工程公司开始开发一些处理单元。因此，在钻探计划之后，大约在 6 月和 7 月进行八周，到 8 月将进行一些测试。然后在秋天，我们会做一些地震，也许会做一些进一步的钻探。虽然Helium Evolution的设施正在制造中，但我们会准备好将它们安装到位。如果一切都按照Helium Evolution的设想进行，我们将在 2023 年第一季度生产氦气。” 加拿大的氦气储量大部分未开发，为支持北美需求提供了机会。萨斯喀彻温省也是世界上氦资源最集中的地区之一，该省发生了“土地热潮”，以确保对以前未开发的氦资源的土地权。 Helium Evolution 专注于氦气提取，它为作为天然气副产品的氦气提供了一种绿色替代方案。该公司的土地包位于萨斯喀彻温省富含氦气的地区，靠近美国市场，便于贸易。 “市场高度专业化，”Robb 分享道。“很多产品会销往美国，但也会销往东南亚。它是用特制的管拖车运输的，这些拖车通过加工设施在现场装满。然后他们以每卡车约 200,000 立方英尺的相对较小的分配量沿着这条路走下去，然后运往美国。在某些地方，它会进入液化设施，在那里它变成液体产品，然后将运往韩国、日本、台湾，在那里他们制造半导体，在这种材料中，它还将进入德克萨斯州和加利福尼亚州。液体产品是优质产品，装在我们所说的 ISO 容器中，这也是一个非常令人兴奋的领域。萨斯喀彻温省想要进入液化区，所以我们认为可能需要 24 到 36 个月的时间，  

惰性气体已成为世界上最抢手的商品之一。即使是研究也离不开它——但瓶颈迫在眉睫 当世界政治局势动荡时，担心供应的不仅仅是研究人员。氦具有其他元素所没有的能力。这使其成为科学、医学和工业不可或缺的一部分。 无色、无味、无毒或爆炸性，但最重要的是，这就是它的超能力：即使在接近绝对零的温度下也不会凝固。全球生产的氦气中约有四分之一用于冷却在磁共振成像 (MRT) 或核磁共振波谱仪 (NMR) 等设备中发现的超导电磁体。 研究不可或缺 “然而，这个线圈只有在非常低的温度下才能保持超导性。只有这样它才没有电阻，”奥地利科学技术研究所的 Paul Schanda 解释说。结构生物学家依靠氦来研究分子水平的生物过程。仅在美国，估计就有 400 个研究小组依赖于超冷惰性气体。 然而，研究只占市场的一小部分。他们的购买力及其对市场的影响力很低。近年来，她唯一可以确定的是价格稳步上涨——在过去十年中几乎翻了一番。去年秋天，对加拿大大学氦气供应的担忧达到顶峰，促使加拿大中部的萨斯喀彻温省政府宣布了氦气行动计划。 在地壳中的形成 目标是到 2030 年实现 10% 的世界市场份额。目前约为百分之一。氦是一种有限的资源。通过地壳中的放射性衰变形成需要数百万年。它在零下 269 摄氏度时变成气态。因为它比空气轻，所以它从大气层中逸出，告别太空，再也见不到了。 这意味着稀有气体在理论上甚至不能再生。其中大部分通过地球表面扩散并消失。只有一小部分残余物被困在自然密封的天然气储层中。这些矿床中很少有足够的浓度用于有利可图的氦气开采。 不透明的市场 到目前为止，全球氦气市场将如何发展以及储量将持续多长时间尚未达成共识。十多年前，因研究获得诺贝尔奖的美国物理学家罗伯特·理查森警告说，三十年后将不再有氦。另一方面，欧盟于 2020 年将氦气从其濒危原材料清单中删除。 该系统的脆弱性最终在 2017 年对卡塔尔的封锁中得到证明，卡塔尔是仅次于美国的第二大氦生产国，当时全球供应出现瓶颈。现在越来越多的声音说，迄今为止最大的瓶颈迫在眉睫。尽管市场缺乏透明度，但有迹象表明原因：从 1925 年到 1995 年，美国积累了 10 亿立方米的氦气作为战略储备。1996 年，国会最终决定出售，在某些情况下大大低于市场价值。 负担得起的价格有风险 在某种程度上，全球 35% 的供应来自德克萨斯州的这家氦工厂，这使市场保持稳定。经过一再拖延，商业销售现在终于在 9 月停止。安全事件还导致 7 月份突然停止运营。其他国家需要一段时间才能缩小这一差距。此外，俄罗斯天然气生产巨头俄罗斯天然气工业股份公司新建的阿穆尔工厂发生爆炸，延迟了那里的氦气生产。乌克兰当前的政治局势也在加剧紧张局势。 然而，对于研究而言，以易于计算和负担得起的价格安全获取资源至关重要。Schanda 和他的团队主要研究在体内执行重要任务的蛋白质，例如负责为细胞提供能量的线粒体。他使用核磁共振波谱来观察这个复杂的机器内部。 减少损失 在这个过程中，部分冷却氦总是蒸发掉。图中：该设备可容纳约 130 升液氦。根据制造商的说法，每 150 天需要补充大约 90 升水。为了不让气态氦流失到太空中，将它装在一个气球中，然后用气瓶将其压缩。维也纳科技大学随后再次将其液化。去年，超过 100,000 升的氦气被返还给了奥地利各大学。   “以这种方式回收，液氦只需花费大约五分之一，”Schanda 说。至少在中期内，机构可以缓冲市场的波动。但在技术上也发生了一些事情：根据型号的不同，MRT 可以容纳大约 1000 升液氦。虽然旧设备每年的浪费约为 500 升，但由于闭路，新型号几乎没有损失任何东西。尽管如此，氦当然不会变得更多。

欧洲联合圆环 (JET) 是位于牛津郡的最大的托卡马克（将等离子体限制在圆环形状的强大磁场），是一种通过控制核聚变产生能量的机器。它最近在一项实验中取得了突破，在 5 秒内产生了 59 兆焦耳的电力，是 1997 年之前的记录的两倍，并在核聚变相关技术的发展史上树立了一个里程碑。最近的突破表明，我们离核聚变能源生产商业化又近了一步，核聚变在当时是一种相对“乌托邦”的想法，并且可能拥有一种新的、可持续的能源。 核聚变与裂变 世界对核裂变的概念比较熟悉，众所周知，核裂变是产生核能所必需的反应。核裂变是原子核分裂成多个更小更轻的原子核并产生能量的过程。另一方面，核聚变是一个相对较新的概念，主要局限于科学界，因为它尚未成为生产核能的商业化方法。简而言之，核聚变与核裂变完全相反。多个较小和较轻的原子核（例如氢）不会分裂，而是结合在一起形成较重的原子核（例如氦），在此过程中会产生大量能量。换句话说，核聚变通过结合原子核而不是分裂来产生能量。 当迫使原子核结合时，它们会根据静电力定律产生排斥。为了克服原子核的排斥，原子核必须以等离子体的形式出现，这是继固体、液体和气体之后的第四种物质状态。而要产生等离子体，您需要一个温度极高、密度极高和/或压力极高的环境；一个很像太阳核心的环境。 操纵融合的努力 今天，科学家们发现了两种融合原子核的方法。第一种称为磁约束聚变。JET是采用这种方法产生核聚变能的例子之一。如前所述，触发聚变需要极高的温度。在 JET 内部，等离子体必须至少加热到 1.5 亿摄氏度以上才能实现聚变。然而，目前世界上没有一种材料可以承受这种温度而不会损坏。为了解决这个问题，科学家们想出了一种方法，通过利用巨大的磁场来限制等离子体的运动，使等离子体远离设备的壁。可以说，最有效的磁性配置是托卡马克，这是一个环形环形，其中磁场弯曲形成一个闭合回路。 另一种融合原子核的方法是惯性约束聚变。位于美国加利福尼亚州的国家点火装置是最先进的惯性约束聚变实验装置。这种方法比较简单；它通过快速压缩和加热燃料来触发聚变，使其温度和密度足以克服原子核和熔断的排斥，通常在高能激光束的帮助下。 为什么核聚变被认为是“乌托邦”？ 核聚变是清洁的：核聚变过程中不排放温室气体或空气污染。聚变的主要副产品是氦，一种无毒的惰性气体。相反，氦是一种非常有用的化学元素，供应短缺。它广泛用于航空航天和低温工业。如果可以在融合过程中收集到，那将是另一个衍生的好处。虽然在聚变过程中会产生一些核废料，但它的放射性比核裂变产生的核废料要弱得多，持续时间也短得多。对于传统核反应堆产生的废物，放射性衰变可能需要 1,000 到 10,000 年。然而，核聚变产生的废物的活性在 100 年内迅速下降。 核聚变是可持续的。它可以说是最可持续的能源生产方法。目前大多数核聚变研究都致力于氘氚燃料。氘是氢的同位素，可以在海水中大量发现，而氚是氢的另一种同位素，既稀有又具有放射性。然而，科学家们已经找到了一种以可持续方式手动生产氚的方法。已经发现，通过在反应堆周围添加一层锂制成的层，它会在核聚变过程中产生氚作为副产品。锂是第33位地球上最丰富的化学元素，在土壤中以微量广泛分布，常用于生产电动汽车的电池；它的丰富性可以确保核聚变的可持续能源生产。此外，核聚变所需的燃料非常少，如果我们能够充分利用它，一加仑海水可以产生与 300 加仑汽油一样多的能量。 核聚变是安全的。在地球上建造太阳的概念似乎很危险。但恰恰相反，核聚变是最安全的能源生产方法之一。由于核聚变不涉及像核裂变这样的连锁反应，因此如果限制失效，等离子体将简单地膨胀、冷却并最终停止。因此，它在任何情况下都不会爆炸，不会因环境原因、军事行动或恐怖主义而导致灾难性的核灾难。它也不存在核扩散的风险，因为在这些反应堆中找不到制造铀等核弹头所需的材料。 核聚变的未来 尽管有所有好处，但有什么收获？核聚变目前仍不发达。为了产生聚变，需要将燃料加热到至少一亿摄氏度。维持反应所消耗的能量远远超过能量产生的能量。例如，JET 需要 24 兆瓦的输入才能产生 16 兆瓦的输出。 没有人能确保核聚变能够在短时间内实现商业化，而制造核聚变和发电厂的成本仍然非常昂贵。国际热核实验反应堆（ITER）是一个国际项目工作聚变，位于法国圣保罗莱兹杜兰斯。其建设于2007年开始，预计2025年底将拥有第一台等离子，其设计和建设成本至少为220亿美元。虽然极高的成本是开发不足的结果，但核聚变的批评者将 ITER 描述为“白象”，并声称最好将资金用于开发已经证明是成功的可再生能源。 然而，我们不应该放弃任何潜在的替代品来实现可持续能源，因为在商业化之前，每一种著名的能源生产方法都非常昂贵。更何况，在经济学中，有一个术语叫边际收益递减规律，意思是增加一个生产要素，在达到最优生产水平后，最终会导致产量的较小增长。可再生能源的发展已经投入了很多资源，但我们正处于瓶颈期。资源应同时分配给多个项目，以尽量减少一个失败的风险。在确定核聚变是乌托邦小说还是能源生产的未来时，所有的目光都集中在 ITER。

氦气短缺可能会破坏研究并威胁到依赖气体安全运行的昂贵仪器。在 2020 年末，分析师预测——我们也报道过——随着新产能上线，全球氦气市场的压力可能会缓解。如今，受欧洲政治不稳定和主要供应商技术故障等多种因素的推动，氦气用户再次面临价格飙升和供应有限的问题。   目前正在发生的与全球氦气供应有关的事情，这是没有预料到的。 早在 2020 年 10 月，Stereo Chemistry发布了关于氦短缺及其对工业和科学研究的影响的播客集。那时，一些科学家正在努力获得维持重要仪器安全运行所需的氦气。有些人称其为氦短缺 3.0。许多使用液态氦或气态氦的实验室不得不进行定量配给，他们为他们所得到的东西付出了高昂的代价。可以得到。对于试图让他们的仪器和研究项目保持活力的科学家来说，这真的很压力。   现在在可预见的未来，短缺和价格飙升比比皆是。很多不同的人都在努力获得他们的氦气。在某些情况下，它们比以往任何时候都更糟。   这次氦气短缺与上一次之间的最大区别之一是上次大部分时间，它采取了更高价格的形式。有一些人在分配，但他们很少；大多数人只是为相同数量的氦支付更多费用。在这里，人们真的被切断了，他们没有得到氦气。这很可怕。   在氦短缺 3.0 一年半之后，氦短缺 4.0 出现了。那么氦短缺 4.0是怎么出现的呢？   有几件事同时发生。目前正在发生的一件大事是欧洲因入侵乌克兰而出现的政治不稳定。这似乎是一条奇怪的到达那里的道路。但全球氦气的主要来源之一是俄罗斯。俄罗斯阿穆尔有一家工厂，那是 每个人都期待它成为这个主要的新来源。你知道，它将向全球市场增加 20% 和 30% 的氦气，这将是巨大的。   我们使用的大部分氦气是天然气生产的副产品，与捕获天然气的地质因素相同，即捕获氦气。Amur 将成为一种工厂，只要他们生产天然气，就会一直如此，他们将提取氦气。不幸的是，他们启动了它，进展顺利。然后他们生了火。然后几个月后，他们又发生了火灾。所以这实际上只是在相当短的时间内在线，然后它就下降了。然后俄罗斯入侵乌克兰。这让很多事情变得更加复杂，你知道，什么时候会有资源来解决这些问题，这些市场什么时候会开放？   美国现在对来自俄罗斯的石油和天然气实施制裁。因此，影响天然气的制裁措施也可能会打击氦气，尽管目前还不太确定。   然后在发生的相关事情中，阿尔及利亚还有另一个氦气源，它通常会将其天然气和氦气带到液化厂，在那里天然气被压缩成液体。当你这样做时，释放氦气相对简单。但由于现在对从俄罗斯流入欧洲的天然气的限制，阿尔及利亚现在更有意义的是，不要将其液化并像船一样装上，而是通过管道将其直接输送到欧洲，在那里他们'现在急需天然气，因为它不是来自俄罗斯。至少在那个设施中，提取氦气在经济上并不一定有意义。如果它要进入管道，它不会被液化。所以这正在发生。   与此同时，美国设施、土地管理局或 BLM 设施因定期维护而停机。然后它就停了下来。基本上有很大的泄漏。因此，该水库中的任何氦气现在都无法获得。因此，所有这些事情同时发生，真正使全球供应紧张。   当前供应压力对谁的打击最大？   现在，受打击最严重的人肯定是现货市场上的人。有定期供应合同的人——他们的处境更好。他们是获得分配的人。但问题是，如果你有一份交付氦气的合同，而你无法交付氦气，那么你就不能接听一些新业务的电话，即使是你以前合作过的人。因此，任何通常会根据需要购买的人，他们将无法获得氦气。   那么现在全球氦气市场的前景如何？   从听到的期望是，一些陷入困境的消息来源将重新上线。希望乌克兰局势能够得到一些解决，阿穆尔能够回来，事情会平静下来。   世界上一些地方有新的氦气上线，其中一个地方在萨斯喀彻温省。正如我之前提到的，特别有趣的是，我们目前的大部分氦气都与天然气一起出现。但是有这些新的来源集中在氦气上。他们称之为初级氦。其他人可能会称其为纯氦。但他们只是为了氦气而追求氦气。这将是一件有趣的事情。虽然提到了萨斯喀彻温省，但在世界各地都有类似的项目——犹他州，坦桑尼亚是另一个地方。所以这些将非常有趣，因为它们不会依赖于天然气市场。如果你需要制造天然气来获得氦气，那么氦气供应就会出现问题。   即使没有任何工业事故或政治不稳定的迹象，人们对俄罗斯成为全球氦气市场如此强国的想法甚至有点紧张。因为你可以在一个站点出现问题，如果一个站点的问题导致整个市场发疯，那是令人担忧的，因为它不是市场。. . 对于科学氦用户来说，关闭仪器并不是一件容易的事。这很昂贵，也有风险，这些氦气应用需要一定的稳定性，几乎所有这些应用都需要真正稳定的氦气源。   因此，来源越多，这些来源与不稳定的政治行为者或我们试图远离的化石燃料等资源的联系越少，对这些系统的安全性就越好。   过去 18 个月似乎实向我们表明，氦市场，就像今天一样，仍然很脆弱。   最近发生的一连串事件，但整个氦气市场发生的两件，也许三件事情完全不正常。这些都是大事，乌克兰的战争是大事。但这并没有花那么多钱。然后世界各地一直在发生工业事故。它不应该，你不希望处于这样的情况下，这样的事情可以让你如此轻易地离开你。这仍然是一个脆弱的市场和动荡的市场。   我认为科学界一直在等待放松的时刻——热切期待——而我们还没有到那一步。很遗憾。   Phil Kornbluth仍然指望其他供应品上线，但现在可能是 2023 年，而不是去年秋天，在这些东西中的一些真正到来并缓解供应紧张之前。今年预计将是一个过渡年，我们最终从短缺变为供应充足，但今年不会发生。它可能会在 2023 年的某个时候发生。很难说什么时候。