埃克森美孚停产丨氦 4.0：对艰难夏天的期望   2023 年将是自 2006 年以来受到氦气短缺影响的第九个年头——而且随着即将到来的工厂停运将带来更多挑战，地平线上似乎还会出现更多不利因素。   最值得注意的是，美国石油和天然气公司埃克森美孚将于 7 月 10 日关闭其 LaBarge 工厂，预计关闭时间为 29 天。 位于怀俄明州的 LaBarge 站点生产了世界上 20% 以上的氦气。   Kornbluth Helium Consulting 总裁 Phil Kornbluth 表示，主要维护停工将增加 7 月至 9 月期间的供应缺口。 “氦气短缺 4.0 有所缓解。 然而，我们有点‘暴风雨前的平静’，因为即将到来的埃克森美孚停产将导致市场供应大量减少，”他告诉 gasworld。   虽然维护中断并不罕见，但它们仍然让市场感到不安。 正如 Kornbluth 解释的那样，埃克森美孚的关闭将使供应缺口暂时增加到 30% 左右，这是相当严重的。   “市场通常需要几个月的时间才能从此类事件中恢复过来，”Kornbluth 说。 “第三季度的大部分时间对于氦气供应而言将相当艰难。”   BLM 的氦气资产出售   另一个影响市场的重大事件是 BLM 的粗氦浓缩装置在 2022 年 1 月至 2022 年 6 月停运，这导致市场至少减少了 10% 的供应。   从 2022 年第二季度开始，粗氦浓缩装置由工业气体公司 Messer 运营——Kornbluth 认为移交是成功的。 “自从梅塞尔接管责任以来，BLM 运作良好，”他说。   “BLM 最近还在 4 月下旬至 5 月初成功完成了计划中的维护关闭，没有显着影响氦气供应。”   关于出售 BLM 的氦气资产，市场仍在等待资产出售是否会重新安排以及拍卖何时进行的公告。   阿穆尔河和俄罗斯的制裁   除了出售 BLM 的氦气资产外，另一个不确定因素在于俄罗斯天然气工业股份公司的阿穆尔天然气加工厂（GPP）。 2022 年，随着该站点的启动，人们谈论了氦气的新曙光，但后来由于爆炸和火灾导致工厂停工进行大规模维修而被推迟。   “俄罗斯天然气工业股份公司一直告诉客户为阿穆尔河生产在 6 月或 7 月重启做好准备，但由于该公司过去曾错过过于乐观的时间表，因此人们对工厂重启的时间持相当多的怀疑，”Kornbluth 说。   一旦重启，由于持续的俄乌战争而实施的制裁将引发一些复杂情况。 “从阿穆尔河到市场的氦气流量可能会受到美国政府拒绝使用美国制造的容器从俄罗斯出口氦气所需的许可证的限制，”Kornbluth 说。   他继续说道，“我相信，无法获得足够的氦气容器将使氦气短缺 4.0 的持续时间延长到 2024 年，因为最近需要 18-24 个月才能获得消除瓶颈所需的新容器。”   但这些对美国公司的限制为海外带来了机会。   “虽然美国的贸易限制降低了全球氦气巨头出口俄罗斯氦气的能力，但总部位于不受美国贸易限制的国家的天然气公司可能有机会从俄罗斯天然气工业股份公司获得供应并加强其在氦气业务中的地位， ” Kornbluth 证实。   俄罗斯天然气工业股份公司一直在积极联系中国和印度以及其他国家的潜在买家，以减轻美国贸易限制的影响。   新产能来了   市场需要关注的不仅仅是这些机会。 Kornbluth说卡塔尔将带来每年 15 亿立方英尺 (bcf/y) 的新来源将在 2027 年左右投产。该项目被称为 Helium 4，将从 Qatargas 液化天然气扩建提供的原料气中提取氦气，年产量达到1.26亿吨。   与 Gazprom 的 Amur 项目相结合，后者的铭牌产能为 2.25 bcf/y，这些项目最终的产量可能超过 3 bcf/y——这将大幅增加全球氦气供应。   虽然这些可能是最具影响力的项目，但还有其他项目正在进行中。   Freeport LNG 将在 2024 年增加 2 亿立方英尺 (mmcf) 的新供应，而 Renergen 的弗吉尼亚项目如果能够获得融资，可能会增加超过 300 mmcf。   “加拿大和美国西南部也将有新供应，坦桑尼亚或澳大利亚也可能有新供应，这取决于正在进行的勘探计划是否成功，”Kornbluth 说。   另一个受到关注的项目是 Blue Spruce Operating 的项目，该项目可以在怀俄明州增加高达 800 mmcf/y 的新供应量。 Blue Spruce 拥有非常丰富的天然气资源，与埃克森美孚自 1986 年以来成功提取氦气的天然气非常相似。”   Blue Spruce Operating 的前景因获得二氧化碳 (CO2) 封存信用的潜力以及天然气和氦气销售收入而得到提升。   当然，还有一些初创企业刚刚开始生产氦气或计划在今年晚些时候生产。   Kornbluth 说：“试图在美国西南部以及加拿大的萨斯喀彻温省和艾伯塔省开发新生产的氦气勘探初创企业仍有很多活动。”   行业对短缺的反应   2023 年是自 2006 年以来受到氦气短缺影响的第九个年头，应对短缺并不是一个新的挑战。 用 Kornbluth 的话来说，“剧本已经非常成熟。”   “氦气业务的参与者需要灵活敏捷，以避免在即将发生的事件中陷入错误的一面”   “该行业在应对氦气短缺方面有很多实践。 毕竟，这是 Helium Shortage 4.0，而不是 1.0，”Kornbluth 说。   “供应短缺的主要供应商通常会宣布不可抗力，实施供应分配并提高价格。 在大型企业的下游，其他所有人都在尽最大努力应对供应分配的影响，并将价格上涨传递给他们的客户。”   氦气业务的参与者需要灵活敏捷，以避免在即将发生的事件中被误入歧途。 有一件事是肯定的：阿穆尔河项目仍存在重大不确定性。   Kornbluth 总结道：“我认为 2023 年剩余时间和 2024 年将是全球氦气业务充满巨大不确定性的时期。 Amur 即将开始生产，但我们不知道它何时会发生，也不知道它会以多快的速度增加。 而且，一旦投入运营，阿穆尔的氦气流量可能会受到贸易限制的限制。”

伊朗重水及其衍生物需求量增加   原子能组织负责人说：在冠状病毒传播之前，我们向 9 个国家出口放射性药物，当情况恢复正常时，这一过程将恢复。   据 Hamshahri Online 报道，伊朗原子能组织副主席兼负责人“穆罕默德·伊斯拉米”，以及国际法律事务和该组织大会的议长兼代表 Behrouz Kamalondi，于5月21日，在伊朗伊斯兰共和国驻外代表首脑会议期间，指出伊朗的核活动和指控都符合科技发展，正走在成功的道路上并取得进展的组成部分。   副总统在讲话的一部分中列举了伊朗伊斯兰共和国在各个核领域的进展，并表示今天重水是高科技产品之一，并澄清说：今天，伊朗伊斯兰共和国拥有这个创造价值的技术，让世界上很多企业和国家都想要伊朗的重水及其衍生物。   他强调重水技术在国家经济价值创造方面具有重要意义，他说：重水衍生物将在制药、健康和治疗行业带来根本性转变。产生力量的成分和基于它生产的药物位于知识的边界。今天，核燃料从零开采开始的整个循环过程，即勘探和鉴定、从矿山中提取和加工、转化、浓缩、燃料生产及其在反应堆中的使用已经完全完成本土化，由科学家和力量进行，由我们国家的年轻人和勤奋的人来完成。   副总统继续说：参加国际会议和展览表明，伊朗在核工业的各个领域，包括放射性药物，都处于世界一流国家的水平，这是事实，而不是口号。在新冠病毒在全球传播之前，我们向9个国家出口了放射性药物，一旦情况恢复正常，这一过程就会恢复。如果我们国家没有核燃料循环，反应堆就不会启动；无法生产放射性药物，由于制裁无法供应放射性药物，如果不进行这种内部运动，我们的许多患者将处于严重危险之中。   副总统强调了伊朗大使在准确和积极地传达我国和平核活动事实方面的作用，并表示：关于伊朗核活动的叙述是以一种倒转的方式展示了伊朗的核活动。事实。因此，我国在世界各地的代表应该努力让世界各国和政府更加了解伊朗伊斯兰共和国的事实和现实。    他最后强调：在此背景下，伊朗伊斯兰共和国驻外大使和代表的作用是尽可能通过启蒙和对话，以媒体的巨大力量为基础，管理好重战线。

稀有气体供应链稳定，市场担忧供应过剩   由于乌克兰-俄罗斯战争和对日本的出口限制，关键半导体材料的本地化需求增加。部分企业已成功将氖气等稀有气体国产化，为国内半导体产业的稳定做出了贡献。然而，最近稀有气体市场出现了对供应过剩的担忧。   业内人士上月表示，随着近来越来越多的企业进入半导体稀有气体市场，稀有气体供过于求的担忧升温。诚然，三星电子和SK海力士的晶圆厂扩建对稀有气体的需求增加，但这是因为供应链稳定和本地化已经稳定了供需和价格。 一位半导体行业的负责人表示，“最近，我知道不仅国内公司，而且全球公司都在准备进入国内稀有气体和特种气体市场。”目前引发对供应过剩担忧的稀有气体包括氖气、氙气和氪气。氖气是“曝光”过程中必不可少的气体，而氙气和氪气是“蚀刻”过程中必不可少的气体。 已经宣布进入国内稀有气体市场的企业有JI Tech、Linde、SK Materials Airplus。 24日，JI Tech与乌克兰稀有气体制造商Kryon成立合资公司Kryon Korea。Kryon Korea 的股份比例为 JI Tech 为 51%，Kryon 为 49%。该工厂将于今年开工，计划于明年年中完工。它开始通过平台生产稀有气体，如氖气、氙气和氪气。 全球第一工业气体公司林德也宣布进军国内稀有气体市场。去年1月，林德韩国与京畿道和平泽市签署了一份合作协议，旨在投资稳定国内半导体稀有气体供应链。通过该协议，林德将在2031年之前在平泽投资1500亿韩元建立工业气体生产设施。 也有公司开始升级回收。SK Materials Airplus于12月宣布，将通过与美国Arenciaba成立合资公司，推进稀有气体升级回收业务。两家公司计划通过捕获、精炼和重新引入过程中使用的稀有气体来稳定供应稀有气体。 业内预计，由于供应链稳定和市场竞争加剧，现有稀有气体公司的业绩将下行。目前，韩国稀有气体的主要供应商包括TEMC和Wonik Materials。 "和所有市场一样，罕见的天然气市场是由供需逻辑驱动的，"一位天然气业内人士说。"去年天然气公司创纪录的业绩只是因为乌克兰-俄罗斯战争的具体情况，当有更多供应商时，天然气价格必然会下降。"

ChatGPT和Midjourney等生成性人工智能服务产品正在吸引市场的关注。在此背景下，韩国人工智能产业协会（KAIIA）在首尔三成洞的COEX举行了 "2023年Gen-AI峰会"。为期两天的活动旨在促进和推动生成性人工智能（AI）的发展，而生成性人工智能正在扩大整个市场。   第一天，从人工智能融合事业部负责人金俊河的主题演讲开始，微软、谷歌和AWS等积极开发和服务ChatGPT的大型科技公司，以及开发人工智能半导体的无晶圆厂行业出席并做了相关演讲，包括Persona AI首席执行官Yoo Seung-jae的 "ChatGPT带来的NLP变化"，以及Furiosa AI首席执行官Baek Jun-ho的 "为ChatGPT构建高性能、高能效和可扩展人工智能推理芯片"。   金俊河表示在2023年，即人工智能战争之年，ChatGPT插头将作为谷歌和MS之间巨大语言模型竞争的新游戏规则进入市场。在这种情况下，他预计人工智能半导体和支持人工智能模型的加速器将有机会。   Furiosa AI是韩国国内代表性的制造 AI 半导体的无晶圆厂公司。正在努力开发通用 AI 半导体以赶上在超大规模 AI 领域占据全球大部分市场的 Nvidia 的 Furiosa AI CEO Baek 坚信，“未来 AI 领域对芯片的需求将呈爆炸式增长”   随着人工智能服务变得越来越复杂，它们不可避免地面临着基础设施成本增加的问题。英伟达目前的A100和H100 GPU产品具有人工智能计算所需的高性能和计算能力，但由于总成本的增加，如高功耗和部署成本，即使是超大规模的企业在转向下一代产品时也对成本效益比表示担忧。   对此，Baek预测了技术发展的方向，他说除了越来越多的公司采用人工智能解决方案外，市场需求将是在一个特定的系统内实现效率和性能的最大化，比如 "节能"。   此外，他强调，人工智能半导体在国内发展的传播点是'可用性'，并表示如何解决开发环境支持和'可编程性'将是关键。   Nvidia已经建立了CUDA来展示其支持生态系统，而确保支持TensorFlow和Pytoch等深度学习代表性框架的开发社区正在成为产品化的重要生存策略。

台湾省半导体业迎来利好消息，与林德和中国钢铁联手生产氖气 据《自由时报》第28期报道，在经济部的调解下，世界上最大的钢铁制造商中国钢铁总公司（CSC）、联华信德集团（Mytac Sintok Group）和世界上最大的工业气体生产商德国林德公司将成立一家新公司，生产用于半导体光刻工艺的稀有气体氖（Ne）。 该公司将成为中国台湾第一家氖气生产公司。 该工厂将是2022年2月俄罗斯入侵乌克兰后，对占全球市场70%的乌克兰的氖气供应日益关注的结果，也是世界上最大的铸造厂中国台湾半导体制造公司（TSMC）和其他公司希望在中国台湾生产氖气的结果。工厂的位置很可能是在台南市或高雄市。 关于合作的讨论始于一年前，最初的方向似乎是CSC和联华神通将提供粗氖，而合资企业将提炼高纯度氖。投资金额和投资比例仍处于调整的最后阶段，尚未披露。 氖是作为炼钢的副产品产生的，CSC的总经理王秀琴说，现有的空气分离设备可以生产氧气、氮气和氩气，但需要设备来分离和提炼粗氖，而林德公司拥有这种技术和设备。 据报道，CSC计划在其位于高雄市的小港工厂和其子公司龙钢的工厂各安装三套空分设备，而联华神通集团则计划安装两套或三套。高纯度氖气的日产量预计为240立方米，将由罐车运输。 经济部的一位官员说，台积电等半导体制造商对氖气有需求，政府希望在当地进行采购。经济部主任王美华与联华神通董事长苗丰强通了电话后，成立了这家新公司。 台积电推动本地采购。 俄罗斯入侵乌克兰后，乌克兰两家生产氖气的公司Ingas和Cryoin于2022年3月停止运营；这两家公司的生产能力估计占世界半导体年使用量540吨的45%，它们向以下地区供货：中国台湾、韩国、中国内陆、美国、德国。 根据《日本经济新闻》的英文媒体《日经亚洲》的报道，台积电正在购买设备，以便在三到五年内与几家气体制造商合作在中国台湾生产氖气。

继AI之后，微软又达成历史性的协议......   美国初创公司 Helion Energy 已与微软签署承诺，从2028年开始从一个50兆瓦的工厂供电。如果供应不能按时开始，Helion Energy 将面临严厉的处罚。这是一个非常不寻常的举动，因为根据合同，世界上第一个商业聚变发电厂将成为能源 - 甚至基于以前从未实施过的计划。   在足够高的温度下压缩轻质气体（主要是氢气），它们融合在一起形成较重的原子，如氦气，并在此过程中释放大量能量。然而，我们在聚变方面取得的大部分成功都是从可怕目的的角度出发的。这就是发生在热核武器爆炸中的核聚变，这是一种极具破坏性的过程，需要基于裂变的成分才能进行。   然而事实证明，要重建为我们太阳中的聚变引擎提供动力以发电的物理过程，要困难得多。 需要明确的是，如果你的唯一目标是聚变氢，那么这项技术已经存在了几十年。更棘手的提议是提取比你首先投入反应的更多的力量。换句话说，实现产生净正能量的持续聚变反应。   去年，劳伦斯利弗莫尔国家实验室 (LLNL) 的研究人员在实现聚变点火方面取得了重大突破。该过程涉及向一小块聚变燃料发射 200 束激光，直到它内爆，形成致密的超热等离子体，在其中发生聚变，并在此过程中释放能量。   然而，同样是那些科学家，他们一直小心翼翼地避免设定不合理的期望。LLNL 的国家点火装置产生的能量比用于启动反应的 2.05 兆焦耳要多 3.15 兆焦耳，光是运行激光就需要 322 兆焦耳，造成净损失。此外，3.15 兆焦耳听起来很多，但它相当于 0.875 千瓦时。   LLNL 主任金伯利·布迪尔 (Kimberly Budil) 在宣布这一消息后接受彭博社采访时表示，这一突破可能为“几十年”内的商业聚变发电厂铺平道路。   Helion 的大胆声明引起了投资者的注意。迄今为止，该公司已筹集了超过 50 亿美元，据报道，其中 3.75 亿美元由 OpenAI 首席执行官Altman提供。   Helion 从事聚变反应堆技术已有 10 年，当时该团队的大部分成员都在MSNW从事等离子体物理技术研究。如今，该公司的目标是建造能够提供 50 兆瓦或更多电力的核聚变发电厂。与已经使用了半个多世纪的大型压水反应堆 (PWR) 相比，这算不了什么。PWR 通常产生千兆瓦级的电力。然而50 兆瓦应该足以为一个相当大的数据中心园区供电——尽管如果微软对 GPU 的需求不受限制，这种情况可能会改变。   聚变能源指日可待的想法与我们对该技术的了解不一致。然而 Krisiloff 表示，该公司的第七代原型可能会在未来 18 个月内开始生产少量电力。（第七个原型正在西雅图北部的华盛顿州埃弗雷特建造，目标是在 2024 年实现发电……然后，基于此，预计到 2028 年能够实现商业化）   但过去对这家聚变新贵的报道，我们会发现该公司提出了一些相当奇妙的说法。在 2018 年的一篇文章中，该公司声称到 2021 年将生产 50 兆瓦的反应堆。而在 2014 年，该公司声称到 2019 年将实现商业聚变。   Helion 的设计与国家点火装置的反应堆有很大不同。他们的设计没有使用激光，而是使用强电磁场将氘氢和氦 3 气体加热成环形等离子体，称为场反转配置 (FRC)，可产生自己的电场。这些等离子体在沙漏形或哑铃形容器的两端形成，并在它们被粉碎在一起并在中央腔室中进一步压缩之前加速到“每小时超过一百万英里”。这个过程将等离子体的温度驱动到超过 1 亿摄氏度，在这个过程中释放能量并加强其自身的磁场。   “1 亿度的温度是块体聚变开始发生的温度，因此这是第六个原型能够做什么的重要信号，”Krisiloff 说。该设计在 Helion 计划如何提取聚变反应产生的能量方面也有所不同。Helion 不像大多数发电厂那样使用反应产生的能量来产生蒸汽和旋转涡轮机，而是计划以感应方式从反应中提取能量。   然后以不同的时间间隔重复这个过程 - 脉冲 - 以控制反应器的输出。无论如何，这就是想法。至关重要的是，Helion 尚未实现点火。   使用氦 3 作为聚变燃料的想法绝不是新的。问题在于，虽然地球上富含氘氢，但氦 3 却不多。   研究人员发现证据表明月球可能是氦 3 的丰富来源。但是这家公司并不打算在月球上开展采矿业务。并不是说它会在他们正在处理的雄心勃勃的时间尺度上帮助他们。   这意味着氦 3 需要从陆地上获取，这本身就存在问题，因为主要生产方式涉及氚同位素的放射性衰变。氚——一种具有一个质子和两个中子的氢——也非常罕见。为了解决这个问题，Helion 计划使用聚变来生产更多的氦 3。   “如果你进行氘-氘聚变，氦 3 是该聚变的副产品。因此，如果你有一台高效的聚变机器，你实际上可以先进行氘-氘射击，然后从中提取氦 3，然后用氘-氦-3 发电，”Krisiloff 说。虽然目前还不清楚 Helion 是否会证明能源部是错误的，但至少我们不用等太久就可以知道了。   微软对冲它的赌注   微软将为聚变能支付接近市场的价格，这意味着 Helion 有很大的动力去解决这个问题。如果 Helion 无法设法使核聚变比替代能源类型更具成本效益，该公司最终可能会在交易中赔钱。   然而，值得强调的是，Microsoft 绝不是将所有鸡蛋都放在 Helion 的篮子里。该公司在可再生能源方面投入了大量资金，甚至与当地公用事业公司合作，在都柏林的数据中心充当风能和太阳能的负载平衡器。微软创始人比尔盖茨也有自己的核电计划，与TerraPower一起建造小型模块化核反应堆 (SMR)。正如我们之前报道的那样，少量 SMR 可以轻松为大型数据中心园区供电。

一季度，特种气体上市公司TEMC（TEMC）和圆益材料业绩喜忧参半。TEMC的营业利润比去年同期增长了800%，而Wonik Materials的营业利润则减少了45%。两家公司特种气体产品组合的不同。但业内人士预测，随着大客户持续减产和稳定特气价格，TEMC的业绩将逐渐下滑，并在去年第三季度达到顶峰（销售额1360亿韩元）。 12日电子公开系统显示，TEMC今年第一季度的销售额为6500万美元，营业利润为981万美元。与去年同期相比，这分别增长了 250% 和 800%，这在很大程度上要归功于客户多元化和特殊气体价格。圆益材料的销售额也达到了9900万美元，比去年同期增长了 29.6%。然而，营业利润下降 45% 至651万美元。 TMC之所以能够在2022年和今年第一季度取得不错的成绩，很大程度上得益于氖气、氙气和氪气的价格飙升，因为俄罗斯-乌克兰去年的战争。氖气是半导体曝光工艺中使用的准分子激光器的基本材料。 尽管氖气价格下跌，TEMC 的销售额并没有立即下降，这是因为其材料业务的性质。在材料行业，合同是按季度或半年签订的，最长为一年，因此原材料价格下跌与销售下降没有直接联系。 此外，客户扩张也对销售增长产生了影响。去年，TEMC除了向最大客户SK海力士供应特种气体外，还成功向三星电子供应特种气体。截至去年，TEMC在客户销售额中所占份额为SK海力士50.57%，三星电子30.97%，台积电4%。然而，去年第三季度销售额达到1360亿韩元的峰值，第四季度销售额为1120亿韩元，今年第一季度销售额为860亿韩元，正在逐渐下降。 与TEMC相比，圆益材料的表现令人失望。销售额与去年同期相比增长 29.6%，但营业利润下降 45% 至651万美元。业内人士分析称，两家公司产品组合的差异瓜分了销售额。除了氙气之外，圆益材料还生产各种特殊气体，例如氨（NH3）和F2 Mix。 业内人士预计，特气价格回落的余波将在二季度后真正体现出来。有以下三个原因。这是因为三星电子和 SK 海力士等代表客户正在削减半导体产量，并大幅减少材料和零件库存天数，以应对不断恶化的半导体库存和性能。最后，客户在价格稳定后要求降价。一位业内人士解释说，“主要的半导体公司正在严格管理材料和组件库存，并要求降价。”

氦气低温应用的 4 种方式   氦气其特性使其可用于许多不同的用途，从冷却到为飞艇提供升力。通过了解其低温原理的基础知识，我们可以了解这种气体的工作原理及其各种用途。   低温科学的各个方面出现在 19 世纪早期法拉第和焦耳的实验中。低温学涉及使材料经受极低的温度，通常低于 -150 °C。液氮或液氦等低温液体的使用使我们能够安全地达到极端温度，而不必担心与高温过程相关的火灾隐患。在涉及寒冷环境的任何项目中，这些物质都发挥着不可或缺的作用。   氦气具有多种可用于低温过程的特性。它的沸点低于大多数其他元素，使其适合快速有效地达到非常低的温度。由于其无毒特性，该过程也保持安全。难怪如此多的行业更加依赖氦的低温原理和应用。   什么是低温技术？   低温学研究材料在极低温度下的生产和行为。氦气等低温液体的温度范围介于 -271.15°C 至 -196°C 之间。低温应用利用了在这些低温环境中增加强度、改善导电性和增强隔热等特性。 低温技术背后的原理涉及控制冷却速率。这是通过利用沸点和蒸发速率来实现所需的温度范围来完成的。在某些情况下，这涉及使用机械制冷剂甚至液氮将材料迅速冷却至零度以下。通过操纵环境，材料可以冷却到室温以下，而不会将其物理状态从固态变为液态。   然而，并非所有材料在暴露于极端寒冷条件下时都会做出同样的反应。例如，无论冷却多远，氦气仍然是气体，而水在 0°C 时会变成冰。了解每种材料在不同温度下的独特特性有助于科学家确定哪些物质最适合特定的低温应用。   氦的性质   氦是一种具有两种天然同位素的元素，即氦3和氦4。氦4是这两种同位素中最丰富的，约占地球上所有天然氦原子的99.9%。它具有许多独特的特性，使其在低温应用中具有无可估量的价值。   当冷却到接近绝对零（-273°C）的温度时，液氦会表现出超流动性，即其粘度降至零的状态，并且可以无任何阻力地流动。这种特性使浸入液氦中的小物体有可能比在正常重力条件下移动得更快，从而使它们可用于科学研究目的。   此外，低冷凝温度使氦气成为某些工业过程（例如低温学和半导体制造）中减压的理想选择。 氦气的其他主要特性包括： -269℃的极低沸点； 导热系数随着压力的增加而增加，最高可达大气压力下空气导热系数的十倍； 当压缩成液态时，其密度增加近 200 倍； 低冷凝温度和高导热性的结合使其成为可用于将制冷系统冷却至接近绝对零温度的最佳材料之一。   氦气在许多行业和领域发挥着重要作用，包括航空航天、核能发电、医学成像和电子产品生产。了解不同元素在极端温度和压力下的行为方式有助于科学家更好地理解支配我们宇宙的基本物理定律。这使我们更接近解开有关物质本身性质的秘密。   低温应用的温度范围   低温是通过使用氦气作为冷却剂来实现的。为了保持这些极低的温度，低温系统必须密封并与外部热源隔离。这使它们能够保持稳定的温度，同时仍允许不同组件之间的能量交换。在某些情况下，例如在医疗应用中，液氮或其他低温气体也可用于实现比单独使用氦气可实现的温度更低的温度。   在执行某些需要极端温度控制的程序或实验时，这些超低温有助于提高精度和准确性。此外，它们还允许研究人员研究仅存在于狭窄温度或压力范围内的现象。   氦气冷却系统的使用使许多独特的应用成为可能。例如，粒子加速器等高精度仪器依赖于在绝对零附近运行的冷却剂系统才能正常和安全地运行。同样，各种类型的储存容器依靠类似的技术来长期保存其内容物而不会降解或污染。   如果没有可靠的低温学，今天许多重要的技术根本不会存在。   极低的温度如何影响材料？   在极低温下，材料会受到各种物理影响。   从抗热震性和温度引起的断裂到低温应力，这些材料必须经过精确设计才能承受此类条件。 在设计用于低温的任何设备或结构时，抗热震性是一个重要因素。为了使设备或结构不因温度突然变化而损坏，必须使用特殊的绝缘材料。低温绝缘有助于保护设备内部部件免受环境温度快速变化的影响。如果处理不当，随着时间的推移，这可能会导致开裂和其他形式的破坏。   低温引起的另一种影响是温度诱导断裂 (TIF)。当某些类型的金属在低温下变脆并且在应变或压力下更容易破裂时，就会发生 TIF。   脆性程度取决于所使用的金属类型。因此，设计师和工程师在为零度以下温度的项目选择合适的材料时一定要多加注意。   由于长时间暴露在极低的温度下，可能会发生低温应力。Cryostress 是由机械力和极冷环境共同引起的。   如果在设计阶段没有采取适当的预防措施，这会增加结构失效的可能性。例如，某些合金可能需要在角落和边缘周围进行额外的加固，因为在这些地方可能会比物体本身的其他地方集中更多的应变。   氦气冷却：工业用途 氦气冷却已在各种工业应用中实施，以提高效率和安全性。   它广泛用于低温工业，因为它既可以快速冷却物体，又可以使物体长时间保持在超低温下。工业氦气冷却系统通常采用允许用户轻松精确调整温度设置的技术。这使其成为工业低温存储等大规模过程的理想选择。在储存过程中，必须长时间保持温度的均匀性。   与传统方法相比，工业氦气冷却还使制造商能够通过降低能耗来降低运营成本。   许多公司都采用了这项技术。它能够最大限度地减少制造过程中的热量产生，并减少其对环境的整体影响。此外，当与超导体等其他材料或技术结合使用时，氦气冷却可以提供更大的性能优势。   航天器和卫星中的低温技术   低温技术已被用于航天器和卫星以实现高效运行。   低温技术用于太空应用，因为它们允许在较低温度下储存推进剂并降低其蒸气压。低温燃料还提供比化学燃料更高的比冲，从而延长任务持续时间。低温推进剂罐重量轻，热膨胀系数低。这使他们能够在船上储存更多的燃料。   采用低温技术的航天器有一个绝缘内罐，内含液态氢或液态氧，温度保持在 -253°C 至 -183°C 之间。为保持此温度，在容器壁周围安装多层绝缘 (MLI) 毯等绝缘层。这可以防止热量从外部环境散失到其中。这些系统可以使用散热器或焦耳-汤姆逊冷却器等主动冷却机制来进一步控制其温度。   由于与其他类型的燃料源相比具有高功率密度，卫星在运行期间广泛使用低温技术。为了让它们在整个任务期间保持功能，卫星需要持续供电，这由太阳能电池板或放射性同位素热电发电机 (RTG) 提供。RTG 需要储存在高度绝缘容器内的液态氢来产生电能。因此，卫星运营商必须严重依赖低温技术来确保长时间不间断的性能。   近年来，在提高低温技术在航天器和卫星中的使用效率方面取得了进展。有了这些进步，我们很可能会看到通过增加实现更高水平的效率提升。   氦气冷却：医疗用途   氦气在医疗领域有多种应用，因为它的冷却特性使其非常适合在低温操作中使用。   这使得氦气成为治疗需要极端温度或受控环境的疾病和病症的宝贵资源。冷冻疗法在希望通过暴露于极冷温度下减少炎症和增加柔韧性来改善身体机能的个人中越来越受欢迎。该过程通常涉及使用液氮或氦氧混合气（氧气和氦气）罐，罐内充满 -156°C 的加压氧气和氦气。   使用冰点温度还有助于医生治疗各种医疗问题，包括与癌症相关的肿瘤、良性生长和牙周病。 通过将受影响的区域暴露在超低温下，医生能够安全地去除异常细胞，而不会对健康的周围组织造成损害。该技术还用于美容行业，用于紧致皮肤、减少脂肪和面部轮廓等程序。   这些治疗有许多优点。这些包括微创、更快的恢复时间和比传统手术方法更少的副作用。 此外，它们可以在门诊病人的基础上进行，与传统手术相比，它们具有成本效益。所有这些好处使得酷疗法（例如使用氦气的疗法）成为患者越来越理想的选择。   超导研究中的低温学   低温学在超导研究中起着重要作用。低温技术的使用允许在极低温度下研究和分析材料。这一点很重要，因为已经发现某些材料在冷却到远低于室温的极低温度时会变得超导。一些金属被发现只有在暴露于低温条件下时才会表现出超导特性。   通过在如此低的温度下研究这些材料，研究人员可以更精确地分析它们的行为。低温研究还可以深入了解某些物质的物理特性如何随着温度降低而变化。   低温应用有哪些优势？   低温应用能够为需要它的组件或系统提供高效冷却。   通过使用基于氦的低温冷却，研究人员能够快速冷却零件。这使它们更容易研究或操作，而无需等待数小时或数天让它们的温度自然下降。通过适当的绝缘技术，这些冷却的物体可以无限期地保持在所需的温度水平。这使它们成为需要长时间保持一致条件的实验的理想选择。 与其他类型的冷却方法相比，低温应用的另一个好处在于它们的成本效益。通过依靠液氦而不是电力或空调装置，公司可以在能源成本上节省大量资金，同时仍保持对温度水平的有效控制程度。   氦气在针对特定温度时提供比替代方法更高的准确性，因为它在准确再现所需温度方面比氮气或氩气等其他气体更可靠。   不同类型的低温系统   低温系统用于各种应用，从超导磁体到低温制冷。最常见的低温系统类型包括低温蒸馏、低温泵和低温容器。   低温蒸馏是通过蒸发分离沸点不同的组分的过程。这种类型的系统在分离其成分之前使用极冷的温度来降低被蒸馏物质的压力。   低温泵在低温下移动流体，同时通过减少由于较低流体密度引起的气蚀和蒸发损失来保持高效率水平。   低温容器专为储存大量极冷材料（如液氮或氦气）而设计。这些罐通常是隔热层，可提供最大程度的热保护，防止热量传入或传出容器内容物。   低温储存会带来挑战吗？   在极低温度下长期储存的挑战是复杂的。   在极端条件下储存材料时，必须遵守安全规程。这包括发热、压力水平和密封系统等因素。 在应对这些具有挑战性的环境时，确定合适的存储材料至关重要。由于在低温下具有耐腐蚀性，因此经常使用由不锈钢或铝制成的基板。   为了促进高效的长期存储过程，应考虑多种工程原理。这些包括绝缘技术和热循环机制，它们可以最大限度地减少整个系统的温度梯度，同时允许组件之间进行充分的热交换。应采用适当的设计技术来防止任何元件直接暴露于低温液体或气体。这有助于降低与维护和维修工作相关的成本。   使用低温气体：安全问题   在低温下使用氦气需要勤奋并了解安全预防措施。不遵守适当的协议可能会导致严重的后果。 他们包括： 处理低温液体或气体时穿合适的衣服； 熟悉所用任何化学品的相关安全数据表； 使用专为低温工作设计的设备。   使用低温材料时，还必须特别注意通风要求。如果没有适当的通风系统，危险浓度的气体会迅速在封闭空间内积聚。在使用大量低温的区域附近必须维护良好的排气系统。定期维护应包括检查所有暴露在可燃环境中的连接处是否有泄漏。   此外，在安装和操作装有制冷剂的压力容器时必须始终小心。只有根据适用的规范和标准（例如 ASME（美国机械工程师协会）发布的规范和标准）建造，才能确保压力容器的完整性。 涉及这些容器操作的所有人员都应定期接受有关安全操作程序和与之相关的潜在危险的培训。   低温系统：环境效益和危害   低温系统具有广泛的环境效益，包括在许多领域提高效率和降低能源消耗。   低温应用已被用于减小组件的尺寸和重量，同时允许它们保持其性能。冷却可以有效地应用于低温应用，例如需要低于 -60°C 的温度的超导或液化过程。通过使用低温应用，可以用更少的资源实现更高效的生产条件。   也有与低温系统相关的潜在危险。   如果在涉及危险材料的操作过程中未遵循适当的安全预防措施，则低温学涉及的极端温度会带来风险。例如，液氮极冷，与皮肤接触会导致冻伤或其他伤害。   此外，在非常低的温度下，氧气会变得足够丰富，在某些条件下会产生爆炸性气氛。因此，必须仔细监测和维护低温系统，以确保安全运行并最大程度地减少对环境的影响。   用于低温学的氦气：未来趋势   氦气是低温应用的基本元素，已用于从食品包装到医学研究的各种行业。与氦低温技术相关的供应链在过去十年中稳步增长。研究人员正在探索使用超低温安全储存组织样本和器官同时保持其完整性的方法。这可能会彻底改变移植的执行方式，并为使用储存的细胞和组织进行治疗开辟新的可能性。   氦的低温能力的其他工业用途包括改进药品或半导体的生产工艺。有了这项技术，公司可以通过减少制造过程中因热量引起的氧化来更快、更便宜地生产更高质量的产品。一些先进材料需要精确的冷却水平，而这仅存在于可通过氦基低温系统实现的极端温度下；由于全球消费者的需求不断增加，这些材料可能很快就会变得司空见惯。  

North American Helium 成功地将第六个氦气设施投入生产 公司还签署了新的销售合同，为其钻井项目增加了另一台钻机，并宣布了 CFO 职位的过渡计划   艾伯塔省卡尔加里--( BUSINESS WIRE )--(美国商业资讯)--North American Helium Inc.（“ NAH ”或“公司”）今天宣布了其业务持续增长的多项更新。这些更新突出了 NAH 在建立和发展其重要土地地位时的持续运营执行和财务业绩。   新生产设施上线   2023 年 4 月，NAH 在萨斯喀彻温省曼科塔附近完成了第六个氦气净化设施的建设并成功投产。新工厂毗邻公司目前在 Mankota 的工厂，使该地区的总生产能力翻了一番，达到每年超过 5000 万立方英尺。   签署新的多年期氦气销售合同   NAH最近完成了两个新的多年期销售合同，并成功地重新谈判了几个当前合同的价格重新开始，价格更能反映当前市场。为了帮助客户在当前全球氦气短缺的情况下满足关键业务需求，NAH 继续为现货市场保留未签约的高纯度气体或液体氦气量。由于今年主要氦气设施宣布维护中断，预计短期内氦气供应短缺将恶化，公司将继续努力确保关键终端用户的供应。   扩大勘探与开发钻探计划   公司今天还宣布，它最近签订了第二个钻井平台合同，以加速其业务增长。扩大的 2023 年钻探计划是勘探和开发目标的组合，涵盖其广阔土地上的一系列既定、新兴和概念验证地质目标。   总裁兼首席运营官马龙·麦克杜格尔 (Marlon McDougall) 在评论公司的持续运营成功时表示：“在过去五个月的时间里，在萨斯喀彻温省西南部的不同地区引进了三个新的氦气净化设施，这是一项了不起的成就。同样重要的是，我们在现场实现了零损失时间事件。我们员工和承包商的安全仍然是 NAH 的首要任务。公司现在有六个在线氦气生产设施，我要感谢我们的现场建设和运营团队实现了这一里程碑。”   McDougall 先生继续说道：“包括这个最新设施的产量，目前的氦气产量每年超过 1.3 亿立方英尺，约占北美氦气总供应量的 5%。这不包括我们计划在今年第四季度上线的另一家工厂。随着第二台钻井平台加入我们的钻探计划，我们预计今年将钻探约 30 口井，以支持 2024 年的额外增长。”   关于北美氦气公司   North American Helium (NAH) 成立于 2013 年，是专注于从地下惰性氮气田勘探和生产氦气的领先公司。该公司的使命是增加其可靠且在地缘政治上安全的非碳氢化合物氦气供应，以取代北美不断减少的氦气供应，这些氦气目前来自遗留碳氢化合物项目和冷战时期库存减少的销售（土地管理局）设施在美国）。NAH 目前生产约 5% 的北美氦气供应，并在当前全球氦气短缺的情况下积极推进新项目。   公司目前在加拿大萨斯喀彻温省西南部超过 900 万英亩的连续土地上拥有 6 个生产设施，包括加拿大最大的设施（Battle Creek），以长期合同向全球一些最大的工业气体公司销售气态和液态氦公司。迄今为止，NAH 在萨斯喀彻温省发现了 8 个新的氦气田，还在犹他州、亚利桑那州和蒙大拿州拥有勘探资产。2023 年的计划包括使一个额外的生产设施上线，并运行一个连续勘探计划，其中有 2 个钻井平台，目标是总共 30 口井。该公司正致力于快速提高产量，以满足半导体制造、太空探索以及小型模块化反应堆 (SMR) 和核聚变等新兴应用对氦气不断增长的需求。

重水有助于追踪生物体内脂肪和 DNA 的新陈代谢   生物物理学家基于使用重水分子，开发了一种可视化动物组织细胞新陈代谢的新方法。有了它，您可以监测蛋白质、脂肪和 DNA 的合成和代谢。科学家在 《自然通讯》杂志上写道，这种方法可用于研究各种动物生物体发育过程中聚合物的生物合成，维持其重要活动或癌性肿瘤的发展过程。   通常，为了追踪发生了什么，细胞内各种物质在其生命过程中发生了什么反应，科学家们使用磁共振方法、正电子断层扫描、荧光显微镜或显微放射自显影。然而，这些方法要么没有足够的空间分辨率，要么涉及使用细胞毒性同位素或荧光标记，这不仅对单个细胞和组织的生命造成危险，而且还会直接导致所研究过程发生变化。   以哥伦比亚大学魏敏为首的生物物理学家提出，利用重水作为造影剂，研究各种动物活细胞的代谢过程。将重水引入组织会导致在细胞中合成的那些化合物（特别是蛋白质、脂肪和核酸）中的部分碳氢键被碳氘键取代，其浓度可以通过使用光谱法改变化学键的振动频率来监测。作为这项研究的一部分，科学家们提议使用受激拉曼散射技术进行分析。这个方法已经用过了以可视化癌细胞中的 DNA 分子和蛋白质，但在此之前，只能以这种方式研究物质在相对较短的时间内并且仅在某些类型的细胞中的分布。   通过使用重水，研究人员能够更准确地研究代谢过程，无论组织类型如何。氘从重水转变为单个氨基酸或脂肪酸，然后转变为蛋白质、脂肪或核酸分子的顺序，使得获得有关某些物质的合成速率及其在空间中运动的信息成为可能。   科学家们注意到，要将重水引入小型动物（例如老鼠）的体内，使用富含氘的水作为饮用水就足够了。每天消耗 60-70 毫升重水导致大约 2-5% 的身体水分被氘取代，这足以提高该方法的灵敏度，同时不会以任何方式影响动物健康（据研究，即使动物体内有五分之一的水分，用重水分代替，也不会引起任何症状）。   该工作的作者指出，使用所提出的方法，可以同时独立地监测不同类型化合物的代谢。这种选择性的出现是因为对于每种物质，键的振动都发生在它们自己的波长上，而碳氢键振动的数据也可以用作辅助数据。   科学家们已经证明了所提出的技术对小鼠各种器官（特别是肠、肝、大脑皮层、胰腺和肌肉）细胞的有效性。作为一个说明性的例子，该作品的作者展示了蛋白质和脂肪是如何合成的，以及蛋白质和 DNA 分子在细胞分裂过程中是如何重新分布的。   该作品的作者使用相同的方法可视化发生在其他动物细胞中的代谢过程，特别是线虫秀丽隐杆线虫和斑马鱼 ( Danio rerio )。与此同时，科学家们指出，所提出的显微方法不仅可以用于静力学，还可以用于研究移动动物中相当快的过程。   此外，使用重水的受激拉曼散射也可用于研究较长时间段内的代谢过程——特别是，作者能够追踪成年线虫体内蛋白质和脂肪的浓度是如何重新分布的在生殖细胞发育过程中持续 8 天。特别是，科学家们能够观察到在卵母细胞中逐渐积累的化合物的活性合成，并评估减慢脂肪生成速度的变化。 据该研究的作者称，他们在未来开发的方法可能有望更详细地研究生物体不同发育阶段的代谢过程——特别是，以前使用的大多数方法都不允许分离来自蛋白质和脂肪的信号，这极大地限制了它们的能力。此外，这种方法可能有用，例如，对于癌性肿瘤的研究。   近年来，科学家们不断改进研究活细胞动力学及其内部化学反应的显微方法。这不仅适用于基于超高分辨率光学显微镜的方法，它允许跟踪蛋白质的运动并 以高达每秒 200 帧的速度获取视频，而且还适用于不太传统的方法，例如原子力显微镜。