俄罗斯限制了对工业稀有气体至关重要的出口，这是短缺和价格上涨的先决条件   半导体行业简直无法呼吸。在长期与大流行供应问题作斗争后，芯片制造商正面临一个新的头痛问题，俄罗斯。侵略国是世界上最大的用于半导体生产的气体供应商之一，并已开始限制出口。据俄罗斯国家通讯社塔斯社报道，5月下旬限制向“敌对”国家出口惰性或“惰性”气体，包括氖气、氩气和氦气。这三种气体都用于制造许多消费产品中使用的小型电子芯片——从智能手机到洗衣机再到汽车——这些产品几个月来一直处于严重短缺状态。   这是普京针对俄罗斯对乌克兰实施一系列制裁的国家的又一次齐射。根据咨询公司贝恩公司的数据，战前，俄罗斯和乌克兰共占芯片行业供应的约 30% 的氖气。出口限制正值半导体行业及其客户摆脱最严重的供应危机之际。根据 LМС Аutоmоtіvе 的数据，去年，由于芯片短缺，汽车制造商的汽车产量减少了 1000 万辆，但预计今年下半年的交付量将有所改善。   氖气出口的限制“令人震惊”，但并不让芯片制造商感到意外。“八年前俄罗斯从乌克兰吞并克里米亚后，该行业正准备进一步中断该地区的供应。”   芯片厂商正在准备   氖在半导体生产中起着至关重要的作用——在称为光刻的过程中。气体控制激光器产生的光的波长，因为它在构成芯片的硅晶片上雕刻图案。   战前，俄罗斯从其钢铁厂提取原料氖作为副产品，然后将其运往乌克兰进行提纯。市场研究公司 Тесhсеt 的高级技术分析师乔纳斯·桑德奎斯特告诉 СNN Вuѕіnеѕѕ，这两个国家是苏联时代惰性气体的主要生产国，当时它们被用来建造军事和太空技术。然而，冲突已经对生产能力造成了永久性损害。乌克兰一些城市的激烈战斗，包括马里乌波尔和敖德萨——两个具有重要战略意义的港口城市——已经摧毁了工业基地，使得从该地区出口商品变得极其困难。但自 2014 年俄罗斯入侵克里米亚以来，半导体制造商一直在减少对该地区的依赖。   贝恩公司在北美和南美的制造合作伙伴彼得汉伯里告诉 СNN Вuѕіnеѕѕ，自 2 月入侵以来，芯片制造商已经加倍努力。汉伯里说，该行业对来自乌克兰和俄罗斯的氖气的依赖度“历史上非常高”——在 80% 到 90% 之间。但自 2014 年以来，芯片制造商已将这一比例降至不到三分之一。   价格在上涨   现在说俄罗斯的出口限制将如何影响半导体制造商还为时过早，然而，即使芯片制造商可以弥补该地区的供应损失，他们也可能为重要气体支付更多费用。很难追踪氖气和其他气体的价格，因为大多数都是根据私人长期合同进行交易的。但 Тесhсеt 估计，自今年早些时候入侵以来，氖气的合同价格已经上涨了五倍，并且在短期内将保持在高位。   韩国将首先感受到这个问题，因为它依赖进口贵重天然气，而且与美国、日本和欧洲不同，它缺乏可以增加产量的大型天然气公司。根据 Соuntеrроіnt Rеѕеаrсh 的数据，三星去年超越英特尔成为全球最大的半导体制造商。全球另一家主要芯片制造商美光科技对 СNN Вuѕіnеѕѕ 表示，它看到贵金属价格上涨，但“未来几个月有足够的供应”，预计短期内不会减产。   中国可以受益   时隔两年，各国都在争相提高芯片产能，这让它们暴露在全球供应链的不稳定之中。英特尔已提出帮助美国政府实施其计划，并于今年早些时候宣布将投资 200 亿美元建设两个新工厂。去年，三星还承诺在德克萨斯州建造一座价值 170 亿美元的工厂。   更多的芯片生产可能会导致对惰性气体的更高需求。由于俄罗斯威胁要限制其出口，中国可能是大赢家。自 2015 年以来，中国一直在投资自己的半导体产业，包括从其他工业产品中提取惰性气体所需的设备。中国现在是这些气体的净出口国，并表示自力更生。   Ѕundqvіѕt 补充说，全球对贵重气体的需求可能会集中在中国，而该行业将“为其产品争取到好价钱”。

每天新闻源中都会出现看似无穷无尽的基本项目短缺清单，但在从鸡蛋到肥料再到各种东西的短缺中，人们越来越意识到我们实际上可能正在耗尽一些如此基本的东西，以至于它可能会对我们技术社会的各个方面产生影响   氦气   氦在日常生活中几乎每一个方面的核心程度都不为过。氦的独特特性，例如它在绝对零以上几度的温度下保持液态，有助于它在无数工业过程中的使用。从泄漏检测和焊接到硅片生产和冷却使磁共振成像成为可能的超导磁体，氦已在技术中根深蒂固，其方式掩盖了其相对稀缺性。   但是氦是从哪里来的呢？正如我们将看到的那样，元素周期表上第二轻的元素并不容易获得，并且在提取和纯化它以供工业使用方面付出了相当大的努力。虽然在改进提取方法和发现新矿床方面取得了长足进步，但实际上，氦气是一种不可再生资源，没有替代品。因此，了解一两件事关于我们如何获得它是值得的。     腐烂的产物   尽管它是可见宇宙中第二丰富的元素，但氦在地球上却出奇地稀有。虽然它是在 1860 年代首次在太阳和其他恒星的光谱仪中发现的，但要获得足够的氦来研究并确定它是一种元素，还需要再等 30 年，那时通过溶解样品释放出具有相同光谱特征的气体酸中的铀矿石。   铀衰变系列。当 U-238 衰变为 Th-234（左上）时，它会释放出一个 α 粒子，即氦核。粒子迅速拾取两个电子，产生一个新的氦原子。   地球上氦的发现恰逢化学史上的一个恰当时机。1800 年代末和 1900 年代初，化学的焦点从涉及整个原子的反应扩展到亚原子领域，在构成原子的电子、质子和中子的水平上。放射性刚刚开始被探索，在氦被第一次分离出来的时候就已经知道α、β和γ射线的存在。因此，当卢瑟福和博伊德发现 α 射线实际上是由两个质子和两个中子组成的粒子，这与氦原子的原子核相同时，它立即提出了一种氦如何被困在铀矿石中的机制。   像所有重放射性元素一样，铀沿着特定的一系列元素衰变。铀系列始于同位素238 U，它是天然存在且相对丰富的铀同位素。238 U 的半衰期约为 40 亿年，当它衰变时，它会释放一个 α 粒子。一对质子和一对中子的损失将238 U 变成234 Th 或钍 234。释放出来的 α 粒子实际上是一个氦核，当它被几乎所有遇到的物质吸收时，它很容易吸收两个电子，从而产生一个氦原子。   这巧妙地解释了为什么氦在铀矿石样本中——随着时间的推移，铀衰变释放出被岩石吸收的阿尔法粒子，获得成为氦原子所需的电子。氦随着时间的推移积累，聚集在岩石的孔隙中，只有当岩石中的矿物质最终溶解时才会释放出来。同样的过程，尽管在地质规模上，是工业氦生产的关键。   气体中的气体   与大多数工业气体不同，氦气在大气中不存在任何显着浓度。任何在产生后没有以某种方式隔离的氦气都会进入大气层并迅速消失，迅速上升到高层大气并最终进入太空。因此，像我们对氧气、氮气、氩气和其他气体那样从空气中分离氦气是不切实际的。相反，我们需要在我们的脚下寻找大量的氦气库。   幸运的是，在地下储层中倾向于捕获天然气的相同地质条件也倾向于捕获氦气，因此天然气井是氦气的最大来源。从历史上看，美国一直是世界市场的主要氦气供应国，其中大部分来自俄克拉荷马州、堪萨斯州和德克萨斯州的天然气井。在这里，从地下出来的气体中含有高达 7% 的氦气，这对于有利可图的开采来说绰绰有余。   天然气是甲烷、氮气、二氧化碳和高级气态烷烃（如乙烷和丙烷）的混合物。如果混合了足够的氦——任何高于 0.4% 的东西都被认为是有利可图的——氦的提取和纯化是通过分馏进行的。氦气是所有元素中沸点最低的，这意味着可以通过降低温度和控制压力来隔离其他所有气体。   氦气生产的第一步是从天然气中清除任何 CO 2和硫化氢 。这是在胺处理器中完成的，其中化学单乙醇胺 (MEA) 被喷入反应容器内的气流中。MEA 将酸性化合物电离并使其溶于水，从而将它们从天然气中洗掉。洗涤后的气体通过分子筛如沸石和活性炭床进一步预处理，以除去水蒸气和任何较重的烃。   这些预处理步骤后剩下的主要是甲烷和氮气，还有一些氖气和氦气。气体通过热交换器冷却，然后通过膨胀阀进入挡板分馏塔。压力的突然下降使气体温度降低到足以使在 -161.5°C 沸腾的甲烷冷凝成液体并排到塔底。   剩余的气体，现在主要是氮气和氦气，通过一个冷凝器，进一步冷却气流。当混合物的温度低于 -195.8°C 时，氮气会凝结成液体。液氮与液态甲烷一起被输送到最初用于冷却进入的预处理工艺气体的热交换器。现在的气态氮和甲烷都是有价值的产品，通过管道输送到储罐。   剩余的工艺气体中大约有一半是氦气，其余的是污染甲烷和氮气的混合物，以及一点点氢气和氖气。这种混合物称为冷粗氦，现在必须经过进一步纯化才能达到工业使用所需的纯度水平。净化从另一个热交换器开始，该热交换器将粗氦混合物降至氮的沸点以下，以冷凝出剩余的氮和甲烷污染物。该步骤使粗氦达到约 90% 的纯度。   最终净化   为了除去氢气，引入氧气并在催化剂存在下加热混合物。氢气和氧气形成水，可以在工艺气流中通过变压吸附或 PSA 进行最终纯化之前将其从工艺气流中分离出来。变压吸附与氧气浓缩器中使用的过程相同，包括许多DIY 版本我们已将其视为对 COVID-19 的回应。PSA 利用称为分子筛的材料选择性吸附气体的能力。在氦气净化中，90% 纯度的气体被泵入装有分子筛（通常是沸石）的压力容器中。污染气体优先吸附到沸石中，使输出流几乎是纯氦。当第一根色谱柱被污染物饱和时，流量切换到之前已通过纯氦反吹再生的第二根色谱柱。气流在两根柱子之间来回切换，一根柱子净化氦气，另一根柱子再生。结果是纯度为 99.995% 的气态 A 级氦气。   这里描述的过程绝不是从天然气中提取氦气的唯一方法，但它确实代表了最常见的气体生产方法，主要是因为大部分预处理和初始纯化步骤已经用于处理天然气作为燃料并作为化学工业的原料。其他方法包括完全 PSA 工艺，它可以使用氦气浓度仅为 0.06% 的天然气，以及膜分离，它依赖于氦气可以比大得多的甲烷和氮气分子更容易穿透半透膜的事实。膜分离技术比传统的分馏更节能，因为它不需要相变和所需的能量。   但是我们用完了吗？   了解地球岩石圈中铀 238 的丰度及其半衰期后，就有可能估算出放射过程产生的氦量。结果证明并不多——每年只有大约 3,000 公吨。几乎所有这些都逃到了大气层和太空中。因此，与通常发现它的天然气一样，氦实际上是一种不可再生资源。   但这是否意味着我们快用完了？是的，就像任何其他有限资源一样，最终我们将提取所有可提取的资源。但这并不一定意味着我们已经找到了所有的氦气。勘探导致美国出现了新的矿床，在阿尔及利亚等地发现了大量氦气，阿尔及利亚在 2000 年代初成为世界第二大氦气生产国。卡塔尔在 2013 年也发现了巨大的氦气，将其提升至全球第二位。这些发现，连同最近在南非发现的氦气含量高达 12% 的天然气井，有望解决一些关于失去这种不可替代气体的担忧。   但归根结底，这些新发现只会将时间推后，并提前结束氦最终耗尽的不可避免的一天。如果商业规模的聚变成为现实，我们可能会休息一下，但在过去的 80 年里，这种突破“只有 20 年的时间”。

氦是宇宙中除氢之外最常见的元素，但尽管如此普遍，但在地球上却很难找到。部分问题在于它是不可再生的，因此除非它在采矿过程中被特别捕获，否则它的低密度意味着它只是简单地逃离了大气层。出于这个原因，Meow维护了一个用于实验室的氦气回收系统。   该系统的目的是为实验室中的其他项目提供制冷剂。液氦的温度约为 4 开尔文，可用于各种实验室测试，但使用起来非常昂贵。Meow的回收系统提供从这些测试中回收的气态氦，设备在封闭循环过程中将其转回极冷的液态氦。   像这样的轻质气体也可能特别难以处理，因为它们的小原子尺寸意味着与其他气体相比，它们可以很容易地从配件、管道和设备中逸出。因此，这台设备非常专业。

春末通常是婚礼和毕业典礼的黄金时间，但今年由于俄罗斯入侵乌克兰而加剧的全球氦气短缺迫使零售商警告派对策划者，充气气球有时可能会供不应求。虽然这可能会略微抑制季节性庆祝活动，但对于像哈佛的物理学家来说，近几个月来稀有气体的供应紧张实际上可能会导致研究停止。氦气短缺影响着世界各地的研究人员。在物理、工程、化学、生物学和医学研究中，只要需要寒冷环境进行实验（包括冷却大型磁体、MRI 机器或质谱仪，或在凝聚态物理研究中减慢原子速度）就会使用氦气和液氦。   使用液氦所做的工作已经产生了大约 16 项诺贝尔奖，这表明由于气体和液体的独特特性，它在这些领域已成为多么重要。   在哈佛，研究人员可能不得不关闭依赖氦气和液氦的昂贵技术设备。在某些情况下，这可能会对仪器造成不可挽回的损坏，并迫使一些科学家停止研究。一些连锁反应可能包括论文工作依赖于这些项目的学生的毕业延迟。   氦是宇宙中第二丰富的元素，但在地球上它相对稀有。它是铀衰变的结果，不能人工制造，是天然气提炼的副产品。只有少数几个国家生产它，美国和俄罗斯是顶级供应商。正因为如此，只需几次供应中断即可引发危机——天然气行业将当前的供应中断称为“氦短缺 4.0”，这是自 2006 年以来的第四次供应中断。   最近的短缺始于去年，并在冬末开始升温。它是由一系列世界事件引发的，包括大流行带来的全球供应链问题并因乌克兰战争而恶化，以及主要生产商计划和计划外的停产——例如美国 1 月中旬的泄漏德克萨斯州的氦储备经过四个月的计划关闭以及 10 月的火灾和 1 月的爆炸关闭了俄罗斯的一个主要设施。   在哈佛，短缺已经迫使一些严重依赖元素的研究人员做出痛苦的决定，以减缓项目的速度。物理学和应用物理学教授菲利普·金说，他不得不关闭实验室大约一半依赖低温仪器的研究活动。“我的研究生毕业可能会因为论文工作的放缓而推迟，”kim说。“博士后研究员的研究项目也放慢了速度，因为他们还需要等待才能进行实验。”   哈佛质谱中心的 Charles Vidoudez 开始因短缺而失眠。该中心的首席研究科学家 Vidoudez 使用它使该设施的四台质谱仪保持在运行所需的极低压力下。暂停将影响数十个依赖该中心使用机器进行一系列分析的实验室。Vidoudez 花费了无数个小时给他能找到的几乎所有供应商打电话或发电子邮件。“大多数人要么不回答，要么回答的人说，'我们目前不接受新客户，'”Vidoudez 说。   管理员正试图帮助研究人员提高使用液氦的效率并减少对它的依赖。Stubbs 和 FAS 科学部负责研究的助理院长 Sarah Lyn Elwell 正在共同主持一个委员会，该委员会专注于氦气的保护和分配，以管理他们度过危机的方式。该部门还有位于牛津街 38 号的氦回收设施，该设施于 2012 年上线。该设施从 FAS 内的 12 个参与实验室回收液态氦蒸发。然后，它对蒸发的氦气进行纯化和重新液化，并以较低的价格再次将其分配给实验室。   哈佛大学的氦液化器工程师马科斯汉金说，该设施也感受到了短缺的影响。由于蒸发捕获不是 100%，设施必须使用外部供应来弥补损失。他们的供应商分配了他们平时供应量的 60%。到 3 月底，这一比例变为 45%。目前，该设施已经能够为使用少量液氦的实验室提供正常水平，但它不得不为 Kim 和 Yacoby 等实验室定量供应。该设施正在与保护委员会以及大学的战略采购办公室进行协调，以尝试寻找氦气并开发替代解决方案。   核磁共振 (NMR) 核心设施为哈佛社区的 30 多个研究小组和 200 多名活跃的研究人员提供支持，是恢复设施能够保持正常水平运行的实验室之一，因为它只使用了大约每年 1,500 升。仪器中心的电子技术员 Anthony Lowe 负责 NMR 实验室的液氦和氦气供应。他特别感谢这些努力，因为液氦使光谱仪内的大磁铁保持在零华氏度以下约 450 度。没有它，他们将不得不降低 NMR 磁体。然而，这些机器的成本从 50 万美元到 200 万美元不等，并不意味着要关闭，而且 NMR 磁体可能会永久损坏。“这是一个冒险的提议，Lowe 说。   Lowe 希望短缺问题能尽快好转，但和许多人一样，他总体上担心氦气的未来。“这是一种有限的资源，”Lowe 说。“在我们的一生中，它可能不会用完，但对人类来说，它的供应是有限的。我们不能再制造了。”

专家称，限制俄罗斯惰性气体出口将增加供应链压力   俄罗斯政府对半导体制造所用气体出口的限制可能会加剧全球市场芯片的短缺，并导致价格进一步上涨。这些限制措施可能会影响中国国内的半导体生产。中国是世界上最大的芯片消费国，严重依赖进口。   中国在 2021 年进口了价值约 3000 亿美元的芯片，这些芯片用于制造汽车、智能手机、电脑、电视和其他设备。严重依赖进口芯片的行业可能会受到更大的影响，而对于使用中芯国际等中国公司制造的芯片的行业，影响将不太明显。   上周，俄罗斯对惰性气体实施了限制，以回应欧盟对向该国出口技术的制裁。   诸如氖、氩、氙等惰性气体或惰性气体在半导体制造过程中至关重要。半导体用于制造小工具、汽车和家用电器所需的微电路。自 Covid 大流行开始以来，全球半导体短缺，乌克兰的冲突加剧了这一问题。在供应全球约 50% 半导体氖的乌克兰供应商 Ingas 和 Cryoin 停产后，氖和氙的世界价格上涨。据报道，俄罗斯供应了全球多达 30% 的氖气消费量。中国和日本也是惰性气体的主要生产国，但它们的供应主要在国内消费。

世界领先的两家代工厂——台积电（TSMC）和联华电子（UMC）——正在探索由于通货膨胀和高需求而提高半导体制造价格的可能性。   根据日经亚洲的一份报告，台积电警告客户，由于迫在眉睫的通胀担忧、原材料成本上涨以及全球半导体产能扩张，台积电计划在不到一年的时间内提高价格。2021 年，台积电已经将高端工艺节点的芯片价格提高了 10% 或更多。与此同时，据 DigiTimes Asia 报道，联华电子表示，由于需求旺盛，它还考虑将 22/28 纳米工艺的 2023 年报价提高约 6% 。   捷普表示，在产能耗尽的情况下价格上涨并不是什么新鲜事，为了应对 2021 年原材料成本和供应限制，芯片制造商全面上调了 5% 至 15% 的价格。较老的技术，例如模拟和二极管技术，得到了更多的提升。该公司表示，预计今年所有半导体供应品的价格将再次上涨。   对市场的影响   虽然价格上涨将直接影响代工客户的钱包，但这对供应链的其余部分和持续的芯片短缺意味着什么？   因为半导体已经达到日常生活的方方面面都使用这些设备的地步——无论是在汽车、电话、电视、工作还是家用电脑中——半导体制造价格的上涨将影响到每个人。2021年，随着芯片短缺严重冲击汽车市场，新车平均价格上涨了15%。由于信息娱乐、动力总成、电动机、照明系统、车辆传感器等领域的芯片数量如此之多，如果 2022 年汽车芯片价格再次上调，可能会导致 OEM 再次上调车辆价格。   家用电器在过去几年也变得智能，可以连接到 Wi-Fi、家庭自动化连接和传感器，以便在出现问题时提醒消费者。所有这些新功能都需要半导体，随着芯片的制造成本越来越高，这些设备的价格可能会在未来几年上涨。   未来几年，家庭中的其他智能设备也可能会效仿下一代电视、智能扬声器、恒温器等。   原材料问题   甚至在俄罗斯和乌克兰开战之前，原材料供应就一直是半导体制造商关注的问题。战争开始后，由于世界上大约 70% 的半导体级氖气（一种用于芯片制造的激光器的化学物质）由乌克兰供应，这种情况变得更加严重。乌克兰还供应全球约 40% 的氪气，用于制造半导体制造的 KrF 激光器。此外，俄罗斯是美国使用的钯的 35% 的来源，钯用于制造传感器和存储半导体。   虽然最初俄罗斯对乌克兰的战争对芯片制造商的影响被淡化了，但东芝最近告诉彭博社，这显然对供应链“不利”，由于战争，原材料价格将继续上涨需求在整个供应链中回荡。上个月，丰田警告称，原材料成本上涨可能会使利润减少多达 20%，从而导致汽车成本上升，而不仅仅是半导体定价。这包括用于电动汽车的电池的金属成本，由于锂、钴和镍的成本上涨，这些电池的价格在很大程度上被夸大了。   市场研究公司 S&P Global 的高级分析师 Alice Yu 表示，金属成本可能会破坏汽车市场从汽油和柴油动力汽车向电动汽车过渡的努力。于说，这可能只是暂时的情况，因为增加关键金属的提取和替代电池化学实验的努力可能会降低成本。但在短期内，汽车制造商将不得不应对半导体短缺和金属价格高企的问题。   由于通货膨胀导致消费电子产品需求下降，芯片供应状况有所改善，汽车制造商正在减少积压订单。现在的担忧是，由于通货膨胀、利率上升以及芯片价格上涨导致汽车整体成本上升，消费者需求是否仍会像以前一样高。  

东京——由于强劲的需求和乌克兰战争收紧供应，日本的半导体材料制造商正在提高价格。成本的上涨压力可能会转化为汽车和家用电器等产品的更高价格。   芯片晶圆制造商 Sumco 将提高硅晶圆的价格，硅晶圆是半导体电路中使用的基本基板材料。它计划在 2022 年至 2024 年间将其与芯片制造商的长期合同价格提高约 30%。自 2021 年底以来，现货价格一直在上涨，但该公司已决定根据与客户的长期合同提高价格，因为这占了大部分交易。   2021年全球晶圆面积出货量创历史新高，同比增长14%。Sumco 董事长兼首席执行官 Mayuki Hashimoto 表示：“我们无法满足需求。” 该公司还决定投资总额 3500 亿日元（约174亿人民币）在日本和台湾建设新工厂，以提高产能。   从去年 1 月起，材料生产商昭和电工将用于制造电路和清洁所必需的高纯度气体的价格提高了 20% 以上。该公司将天然气投入价格上涨和运输成本上涨列为此举的原因。从去年开始，塑料制造商住友电木将用于封装芯片的密封剂的价格提高了约 20%。材料公司信越化学的子公司信越聚合物也将晶圆运输容器的价格提高了约 20%。   高盛分析师 Atsushi Ikeda 表示，半导体制造商“优先考虑确保数量而不是价格，特别是对于晶圆而言”，这也导致了更多的价格上涨。乌克兰危机正在推高成本，因为乌克兰和俄罗斯都是稀有气体和金属的供应商。在经历了 2014 年吞并克里米亚之后，企业积累了库存和多元化的供应商，这减轻了对生产的直接影响。然而，人们担心未来的采购将推高价格。   Informa 旗下英国研究公司 Omdia 的董事 Akira Minamikawa 表示，乌克兰是半导体制造过程中使用的氖气的主要供应商，由于预期供应紧张，那里的价格已经上涨。“总体而言，价格上涨了三到四倍，对于一些制造商来说是十倍。

当大多数人想到氦气时，他们会想到派对气球。虽然氦气由于其低密度仍然可以很好地服务于这些气球，但氦气在我们的社会中还有许多其他重要用途，从科学和医疗技术到科技制造和太空探索。   氦在宇宙中的流行程度仅次于氢，但在地球上却很少见。氦是在铀和钍等元素的自然放射性衰变过程中形成的。氦完全不活泼，具有任何已知元素的最低熔点，在 -273 C 或略高于绝对零时为固体。实际上，氦永远不会是固体。   随着对氦气的需求空前强劲，并且通过在萨斯喀彻温省积累近 550 万英亩的土地，总部位于卡尔加里的Helium Evolution公司希望释放和挖掘萨斯喀彻温省成为全球主要氦气生产商的潜力。Helium Evolution拥有一支经验丰富的领导团队，将数十年的石油和天然气经验带到了桌面上，拥有适当的人员和工具，能够以可持续的速度实现增长和生产。   萨斯喀彻温省拥有大量铀储量，因此也拥有大量氦气储量。萨斯喀彻温省政府为更多的氦气勘探和生产开了绿灯，希望到 2030 年提供全球 10% 的供应量 。Helium Evolution 希望生产加拿大氦气出口的很大一部分。   氦的情况已经发生了变化——主要是价格点和需求，因为两者都在迅速增长。由于技术的变化，这种材料被用于许多高科技应用。传统上，它是作为天然气生产的副产品生产的，大约 95% 的氦生产是天然气的副产品。历史上最大的氦生产国是美国，而加拿大仅生产了世界上约 1% 的氦，这主要是由于氦的实际价格较低，这使得萨斯喀彻温省的许多储量无法盈利。   为了迎接夏季钻井季节，Helium Evolution 一直在悄悄地准备其设备。Helium Evolution在一些非常选择的土地上，准备在大约六周内——六月初——进行钻探。Helium Evolution已经组装了不到 550 万英亩的土地，Helium Evolution是北美所有上市氦气公司中最大的土地所有者震，现在Helium Evolution有了可钻的目标。   Helium Evolution希望不迟于 2023 年第一季度投入生产。再加上他们一直在进行的工程工作， 到 6 月开始钻探时， 他们预计在大约 10 个月内实现目标。氦气供应有限，这就是它的特别之处。Helium Evolution拥有适当开发此资源的技能，这对Helium Evolution目前来说是一个很大的优势。Helium Evolution希望进入一个探索和开发的循环，并且到明年这个时候每天拥有 150 mcf 的氦气。   在 2022 年 3 月 30 日，即他们的第一个公开交易日之前，Helium Evolution 是一家私人公司。现在，拥有 550 万英亩的土地，Helium Evolution已准备好开始工作并讲述他们的故事。Helium Evolution 希望帮助加拿大进入亚洲市场，那里需要氦气来生产半导体、光纤和 MRI 机器等。韩国、台湾、日本等国家储备不足，依赖北美。Helium Evolution将他们的操作视为“绿色氦”，因为他们的过程中几乎没有碳氢化合物，而且碳足迹更小，而世界上大部分氦都是作为天然气的副产品生产的。Helium Evolution 中的气体是 96% 的氮气（天然存在于地球大气中，对环境无害）和 1-2% 的氦气。对于影响较小的井场，Helium Evolution将部署便携式天然气厂技术，使它们能够随着产量减少而转移到不同的池中。这些模块化设施预计将成为 Helium Evolution 未来的福音。   通过高度重视其环境、社会和治理 (ESG) 实践，Helium Evolution是一家着眼于长期可持续性的公司，其中包括优先考虑财务可持续性，同时努力创造一个包容所有人的工作环境。该公司还将与萨斯喀彻温省的个人和企业在当地开展活动。凭借其广阔的土地、经验丰富的团队、技术先进的设备和服务不足的氦市场，Helium Evolution在帮助加拿大释放其氦潜力方面处于有利地位。  

地球上至少有一种自然资源是完全有限的：氦。一旦我们用完它，它就永远消失了。   由于一家主要加工设施的关闭和几家海外工厂的中断，目前这种比空气轻的气体供应尤其短缺。这不仅仅是生日气球的问题——许多行业都在争夺有限的氦气供应：医疗保健、制造业、科技行业和科学研究。但这些研究人员通常处于氦线的后面。   在新墨西哥大学化学大楼的地下室，Karen Smith 输入密码进入她管理的实验室。在里面，三个蓝色腿上的白色圆柱体正在嗡嗡作响。   这些磁铁它们坐在液氦中，它们有大量的电流通过它们，这意味着它们可以产生非常强的磁场。核磁共振光谱仪 (NMR) 可帮助研究人员确定从新药到建筑材料的所有物质的分子结构。液氦是地球上唯一可以使磁铁保持所需温度的物质。   氦的另一个独特之处在于它非常轻。因此，当它从这些仪器中蒸发时，它会永远消失在大气中。最近，更换它并不容易。 美国和世界各地氦加工厂的中断导致许多行业争夺有限的供应：医疗保健、科技和制造业等等。使用氦气来保持低温仪器冷却并让他们的研究气球漂浮的科学家们排在最后。   “到目前为止，我们真的很幸运，”史密斯敲着木门框说。“我们已经能够获得我们订购的大约 80% 的氦气。它不一定会在我们想要的时候出现，但我们已经能够得到足够的东西来填充磁铁。” 其他实验室的情况要糟糕得多，包括俄克拉荷马州立大学的核磁共振设施。 如果没有液氦这将对依赖这些仪器的研究造成巨大破坏，更换它们可能会花费数十万甚至数百万美元。   根据 Kornbluth Helium Consulting 总裁 Phil Kornbluth 的说法，美国的大部分氦气来自德克萨斯州的一家联邦政府工厂。由于人手不足和安全问题， 该工厂自 1 月份以来一直处于停产状态，这导致全球 10% 以上的供应从市场上消失 。而俄罗斯政府今年春天在西伯利亚建立并运行新工厂的计划并没有完全实现。Kornbluth 说：“因此，我们没有将大量新供应推向市场，而是一无所获，我们已经看到了这种短缺的高峰，并预测德州工厂现在随时可能重新上线。不过，供应可能需要几个月的时间才能恢复正常。   “供应商通过优先考虑某些客户来管理这一点，因为他们是医疗应用或核电站等关键基础设施，”Kornbluth 说。这意味着如果你被认为不那么重要，你的分配可能会更糟，对于气候研究人员来说，更差的氦气分配意味着更少的气象气球发射。自3 月以来，国家气象局一直在减少发射以节省天然气。 北卡罗来纳州立大学大气科学教授 Sandra Yuter 说，结果是理解和预测气候变化所需的数据存在差距。这不是 Yuter 看到的第一次氦短缺，但它是最严重的。她说，科学家们不能继续依赖脆弱的氦气市场。他们必须找到其他解决方案。新墨西哥大学的凯伦·史密斯对此表示赞同，我每天每晚都在担心我们的供应，对此我无能为力。

氦-不仅仅是让派对气球漂浮的关键成分。它可以冷却 MRI 机器和科学设备，支持半导体制造，并升起气象气球，让气象学家做出预测。   由于短缺，美国国家气象局正在减少对气象气球的观测，科学家们正在关闭实验，内布拉斯加大学橄榄球队已经宣布（悲惨地，英勇地）在每次达阵时停止释放数百个红色气球确保学校的医疗系统有足够的氦气来继续治疗病人。   这是自 2006 年以来全球第四次氦短缺，被天然气行业称为“氦短缺 4.0 ”。与氦短缺 1.0、2.0 和 3.0 一样，这场危机是由高度集中的氦生产行业中的一些意外供应中断引起的。但归根结底，所有四种短缺的根源都可以追溯到美国国会 1996 年将美国国家氦储备私有化的命运多舛的决定。   煤气泄漏、火灾和爆炸   氦气作为天然气精炼的副产品在全球 14 家工厂生产。在过去的几个月里，灾难袭击了这些工厂中最大的一家，导致供应中断并造成氦短缺。   一月份的一次气体泄漏迫使德克萨斯州克利夫赛德的一家美国氦气工厂关闭以进行紧急维修。四个月后，该工厂仍然关闭，关闭了全球约三分之一的氦气供应。与此同时，俄罗斯燃料巨头俄罗斯天然气工业股份公司 (Gazprom) 于 9 月在远东城市阿穆尔 (Amur) 建成了一座新的大型氦气工厂，但10 月 8 日的火灾和1 月 5 日的爆炸严重损坏了该工厂，迫使其关闭至少直到2022 年底。   行业分析人士曾希望，位于阿穆尔的俄罗斯工厂——其每年的氦消耗量可能是世界的三倍——将有助于缓解世界反复出现的氦短缺问题。但每当工厂重新开工时，以美国为首的经济制裁惩罚俄罗斯入侵乌克兰将使俄罗斯天然气工业股份公司难以在俄罗斯和中国以外地区销售氦气。为了加剧这个问题，卡塔尔的三座氦气工厂中的两座生产了全球约三分之一的氦气供应，在 2 月和 3 月关闭了进行例行维护，尽管它们现在已经重新上线。   美国将国家氦储备私有化   直到 1990 年代，美国一直保持着大量的氦战略储备。但是库存的维护成本很高，因此作为削减成本的措施，美国国会通过了 1996 年的氦私有化法案，该法案迫使联邦政府以低于市场的价格出售其氦储备。   由于美国政府用廉价的氦气充斥市场，私营企业没有经济动力来扩大氦气生产或回收项目以增加供应。同时，消费电子产品的爆炸式增长导致半导体制造对氦气的需求增加。到 2006 年，需求超过供应，世界进入氦短缺 1.0。   在过去的 16 年中，由于私营企业努力增加氦产量以满足需求，全球经济经常面临氦短缺的问题。国会于 2013 年通过了一项新法律，减缓了美国氦气储备的销售，并允许联邦政府以市场价格拍卖天然气，以停止扭曲氦气市场并鼓励私营公司建造新工厂。   现在，美国政府氦气的最终销售定于 9 月进行。之后，联邦政府将出售其氦设施，世界氦供应最终将完全掌握在私人市场手中。