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氦氣是一種稀缺的戰(zhàn)略資源,尤其在我國(guó),氦氣資源極其匱乏,幾乎全部依賴進(jìn)口。但氦氣用途非常廣泛,是軍事偵察用飛艇及工業(yè)光纖、半導(dǎo)體、空調(diào)、焊接等制造領(lǐng)域的重要資源。2017年卡塔爾塌方事件又一次重創(chuàng)了全球氦氣的正常供給,讓很多氣體企業(yè)和用戶非常頭疼。國(guó)內(nèi)工業(yè)領(lǐng)域氦氣消耗量逐年大幅增長(zhǎng),但在工業(yè)領(lǐng)域沒(méi)有提純循環(huán)利用,消耗性使用后直接排入大氣,造成極大浪費(fèi)的情況。所以,進(jìn)行工業(yè)領(lǐng)域氦氣提純循環(huán)技術(shù)研究,再次成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。但依然存在內(nèi)部故障隱患的檢測(cè)比較困難等問(wèn)題,尤其是局放信號(hào)的檢測(cè)。
把一圈導(dǎo)線纏繞在的超導(dǎo)材料上,再將其放置在液氦中,冷卻至4.2開(kāi)爾文、甚至更低,便可達(dá)到超導(dǎo)體所需的特殊溫度條件,再向線圈中通入高強(qiáng)度電流。目前的穩(wěn)定磁場(chǎng)位于美國(guó)佛羅里達(dá)大學(xué)國(guó)家高強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室,由一塊超導(dǎo)磁鐵產(chǎn)生,磁場(chǎng)強(qiáng)度足足高達(dá)地球磁場(chǎng)的150萬(wàn)倍。若將剩余的氣體再用苛k性鉀溶液吸收,則會(huì)繼續(xù)減少1/11的體積。
科學(xué)家們會(huì)利用技術(shù)分析實(shí)驗(yàn)室中發(fā)現(xiàn)的新材料的物理特性。有些材料后來(lái)被研發(fā)成了藥品,如能夠解決全球健康問(wèn)題的新型;有些則被研發(fā)成了能夠回收利用的綠色建筑材料。能源領(lǐng)域也取得了不少進(jìn)步,研發(fā)出了更小、更便攜、能量更高的電池,或可減少我們對(duì)碳燃料的依賴。但技術(shù)目前仍需要大量液氦,這點(diǎn)在短時(shí)間內(nèi)暫時(shí)無(wú)法改變。由于其優(yōu)良的性質(zhì),氦氣被廣泛應(yīng)用于核工業(yè)以及航天工業(yè)等,在一些應(yīng)用領(lǐng)域中具有不可取代的地位。
幸運(yùn)的是,我們已經(jīng)知道了如何更好地保護(hù)剩下的氦儲(chǔ)備,并且在不斷發(fā)現(xiàn)新的氦氣池。我們明白了如何在氦逃逸到太空中之前予以回收利用,也開(kāi)始研究能夠在更高溫度下運(yùn)行的超導(dǎo)體。這些工作都費(fèi)時(shí)費(fèi)力、成本高昂,而且回收氦還需要大量化石能源提供的能量。與此同時(shí),我們還要尋找更多的氦氣來(lái)源,并找到更好的回收途徑。其他如互感器、套管等也得到大量更換與應(yīng)用,甚至電容器、避雷器和管道母線等設(shè)備亦在應(yīng)用。我們可以從少買幾個(gè)氦氣球這樣的小事做起。下次放飛氦氣球之前,不妨三思而后行。
如果大量吸入氦氣,會(huì)造成體內(nèi)氧氣被氦取代,因而發(fā)生缺氧(呼吸反射是受體內(nèi)過(guò)量二氧化碳驅(qū)動(dòng),而對(duì)缺氧并不敏感),嚴(yán)重的甚至?xí)?另外,如果是由高壓氣瓶中直接吸入氦氣,那么其高流速就會(huì)嚴(yán)重地破壞肺部組織。大量而高壓的氦和氧會(huì)造成高壓狀High pressure nervous syndrome (HPNS),不過(guò)少量的氮就能夠處理這個(gè)問(wèn)題。而空氣中百分之七十八都是氮?dú)?,所以不用?dān)心。氦氣的純化技術(shù)根據(jù)工作壓力、冷源的使用等條件的不同主要分為高壓低溫冷凝、吸附法、膜分離法、變壓吸附法、低溫冷凝吸附法。據(jù)介紹,大量及長(zhǎng)時(shí)間吸入氦氣可導(dǎo)致腦損傷甚至。在大部分薯?xiàng)l類包裝袋里也含有少量氦氣,不過(guò)不必?fù)?dān)心,沒(méi)有危害。
氦氣廣泛應(yīng)用于軍事、科研、石化、制冷、醫(yī)學(xué)、半導(dǎo)體、管道檢漏、超導(dǎo)實(shí)驗(yàn)、金屬制造、深海潛水、焊接、光電子產(chǎn)品生產(chǎn)等。
氦氣可用作高真空裝置、原子核反應(yīng)堆 在火箭、宇宙飛船上用作輸送液氫、液氧等液體推進(jìn)劑的加壓氣體。氦氣還用作原子反應(yīng)堆的清洗劑,在海洋開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的呼吸用混合氣體中,氣體溫度計(jì)的填充氣等。