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“飞屋环游”是一种“罪”  

2010-09-02 18:36:00|  分类: 人物 |  标签: |举报 |字号 订阅

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诺贝尔物理学奖得主警告美国政府重视有限的氦资源
理查森 25年之后,地球或将“无氦”
 

“飞屋环游”是一种“罪” - 新知周刊 - 《新京报·新知周刊》
《飞屋环游记》所表现的对氦气球的滥用,前提是氦气的价格被刻意压低了。 

氢气球人人都玩过,或许有些人玩得还挺大的,比如《飞屋环游记》里的那位老大爷。不过,很多人都会误以为氢气球里装的是氢———如果真是这样可就麻烦了,氢气与氧气混合后,遇火会爆炸,中学化学课本上都有提及,怎么可能让孩子们玩这种危险的东东呢?实际上,现在的氢气球,填充的都是氦,元素周期表上排名第二的家伙。

 

氦实际上是一种非常重要的科研工具。更重要的是,作为一种惰性气体,它本身很难获取。然而,过于低廉的价格使氦被滥用了。最近,美国物理学家、诺奖得主罗伯特·理查森在接受《新科学家》杂志专访时发出警告:如果不立即控制对氦的滥用,25年以后科学家将无氦可用。届时,人类在很多领域的科学探索工作将大受影响。

 

【小传】

关注氦供应的物理学家

 

理查森于1954年进入今天的维吉尼亚理工大学学习。在一度的彷徨期后,他选择了物理学,并在1965年获得杜克大学的物理学博士学位。理查森曾经专注于核磁共振,研究液体和固体在极端低温下的量子属性,之后,他将所有的精力都投入于氦3的低温研究。1972年,因为在康纳尔大学的原子与固态物理学实验室中发现了氦3的超流体属性,理查森与另两位科学家获得了当年的诺贝尔物理学奖。目前,理查森任教于康纳尔大学。

 

不过,在近日举行的德国林道诺贝尔奖得奖会议上,他宣布,自己将只关注于影响全球氦供应的科学政策。理查森表示,美国在氦供应的科学政策一方面让氦储备市场化,但另一方面其价格却受到人为控制。这导致的过度使用氦的消费方式将使得氦气在二十几年中用完。

 

理查森介绍说,氦是完全的惰性气体,几乎没有化学属性。这种特点使得它在带高放射性物质的工业上有着至关重要的作用。此外,在所有的气体中,氦气的热导率最高,其中子透明。这意味着它在下一代核反应堆技术上起到了相当重要的作用。在所有气体中,氦气的沸点最低,被大量用于大型冷却系统,大型量子对撞机(LHC)就使用了氦气帮助保持其低温超导状态。“这是我最喜欢的元素。”理查森在会议上说,“所以我用一生在研究它。”

 

氦原子很轻,所以可以用在气球上,但这也导致了它被滥用。一旦进入大气,它很快就会进入平流层,然后逐渐远离地球,消失在茫茫宇宙中。理查森说,最重要的氦来源于花岗岩上层的盐丘。它们是混合天然气体的组合部分。

 

1903年,美国肯塔基州首次从天然气田中提取出了氦气,很快,氦气便用于了美国军方的飞机中,美国政府将其视为一种战略性能源。二战后,美国政府逐渐建起了一条和天然气管道平行的氦气管道,将氦气运到一个固定的盐丘,这个地方叫做“布什丘”(Bush Dome),这个地方和美国总统并无关系,但却在世界氦总供应中占有很大份额。

 

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布什丘是世界上最重要的氦气储存地点。

 

理查森说,仅“布什丘”的储备足以满足全世界10年间的氦需求。但美国国会的一项法案却迫使这些储备必须在20年内卖完。氦气因此被廉价抛售。

 

以2008年全球氦消费速度推算,世界将在25年内用完所有的氦。理查森说,现在的解决方法是,保证氦的市场价格和其稀缺性一致。“我们这一代人没有权利决定未来的氦使用。”理查森说。

 

【观点】

每个气球都该卖100美元

 

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理查森对美国政府关于氦气使用的政策提出了警告。

 

记者:我们大部分人认为氦这种气体只不过是用来给气球充气,或吸入时让声音变得好玩而已(氦气传播声音的速度约为空气的三倍,所以吸入氦气的人说话的声音频率会变高。《生活大爆炸》中的谢耳朵遭遇过这样的恶作剧),即使氦气供应快用完了,又有什么要紧的?

理查森:可以找到一些其他气体替代氦气,但是我们没有什么东西能替代液氦,在核磁共振扫描仪(MRI)中,液化氦可以让超导磁体冷却下来。氦的沸点比任何物质都要低。同样,液氦也用于纤维光学和液晶显示屏。液氦是“自给自足”的,它可以循环利用。

 

记者:如果氦供应减少了,工业界肯定得花越来越多的钱购买氦了。

理查森:不。它的价格是固定的。1925年,美国政府建立了一个国家氦储存地(布什丘)。今天,有超过10亿立方米的氦气储存在这处气田中。这地方氦气的储量是全球氦气储量的一半。1996年,国会通过了一项法案,要求这块具有战略意义的氦储存地在2015年前卖出,因为这项法案,氦气被廉价售出,没有人认为它是种珍稀资源。

 

记者:一些石油公司如埃德森美孚公司投资很多,从油页岩中提取石油,油页岩中也可能含有氦气,这可能拯救氦气供应吗?

理查森:所谓的“(美国)东部油页岩”的确是天然气体的来源之一,但没有任何迹象表明其中含有氦。相对而言,美国西部天然气田中发现的氦的量则较大,比例达到了0.5%到2%。英国北海天然气田和欧洲天然气井的情况同样如此。

 

记者:所以氦气供应的确是要用完了。但我们可以用别的东西制造氦气,或者从空气中提取它吗?

理查森:没有什么化学方法可以制造氦。地球上我们的氦供应来自于地球岩石中放射性的α衰变。现在还没有任何商业上的可行方式,能从空气中还原氦。所以,我们现在只能依赖于从岩石中提取氦。一旦这些氦用完了,我们就不得不从空气中还原氦。那时,氦气的价格将是现在的10000倍。

 

记者:关于氦短缺的话题已经谈了一段时间了,今天的情况真的这么紧急吗?

理查森:欧洲有人在探讨这个问题。但在美国,没人提及此事。可美国的氦供应占了全球氦消费的80%。现在的问题是,这些供应将在约25年内用完,而美国政府还在坚持老的政策,用荒唐之极的低价销售氦。

 

记者:那么,美国政府该做什么?

理查森:政府不该插手商业活动,让市场规律来决定价格。那样的结果肯定是氦价格的上涨。对公众来说这是一个坏消息,派对上用的气球将不再是3美元一个,而是100美元,但我们不得不这么做———最终,我们都得面对这样的价格。

 

【元素卡片】

 

一种无色无味的不可燃气体,空气中的含量约为百万分之五点二。化学性质完全不活泼,通常状态下不与其他元素或化合物结合。氦气的沸点为-268.9℃。

 

1868年,法国天文学家简森在观察日全蚀时,曾在太阳光谱上观察到一条黄线D,这和早已知道的钠光谱的D1和D2两条线不相同。同时,英国天文学家洛克耶尔也观测到这条黄线D。当时天文学家认为这条线只有太阳才有,并且还认为是一种金属元素。所以洛克耶尔把这个元素取名为Helium,其中的helio是太阳神的意思。

 

编译/本报记者 金煜

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