為什么要禁止氦氣球 百萬(wàn)個(gè)氦氣球帶來(lái)的災(zāi)難，那只是冰山一角

一直以來(lái)我們被灌輸?shù)乃枷胧?，氫氣球非常危險(xiǎn)，那些非法灌裝售賣(mài)的氫氣球造成爆燃事故觸目驚心，因此每次都在買(mǎi)氣球時(shí)再三確認(rèn)是不是氫氣！而氦氣球卻是一種惰性氣體，它不會(huì)燃燒，不會(huì)爆炸，非常安全！

如此安全的氣球，為什么要禁止？這么安全的的氣球，為什么要禁止它呢？其這得從一次事故說(shuō)起！1986年美國(guó)克利夫蘭的慈善組織為了給貧困家庭和兒童籌集資金，組織了一次超大型慈善氣球節(jié)，所有氣球均已一美元出售，所得收益全部捐給困難家庭救助基金，計(jì)劃是售出200萬(wàn)個(gè)氣球，但因當(dāng)時(shí)天氣不好，完成了70%的目標(biāo)，大約140萬(wàn)個(gè)，打算統(tǒng)一釋放，以壯觀的場(chǎng)面表達(dá)全城人的愛(ài)心！

如此創(chuàng)意的活動(dòng)獲得了空前的支持，圍觀群眾人山人海，為達(dá)到最大的效果，主辦方?jīng)Q定一起釋放，得到了現(xiàn)場(chǎng)民眾一致的支持，但未曾想，一場(chǎng)災(zāi)難正在臨近！這些氣球釋放后，并沒(méi)有想象當(dāng)中的迅速飛離，由于當(dāng)天遭遇冷空氣，氦氣密度稍高，浮空效果并不好，停留在低空四處漂??！

更麻煩的是大部隊(duì)氣球飄向了克利夫蘭機(jī)場(chǎng)，造成了多架飛機(jī)緊急降落，機(jī)場(chǎng)被迫關(guān)閉，這些四處游蕩的氦氣球還在高速公路上造成了事故，最后漏氣的氦氣球在城市周?chē)教幎际牵１?，公路房頂，甚至還造成漁民溺水身亡，最后主辦方遭到訴訟收?qǐng)?，賠償了百萬(wàn)美元！

氦，宇宙中第二豐富的元素，卻無(wú)法在地球上再生！氦氣球?qū)е铝巳绱藝?yán)重的事故，在克利夫蘭氣球?yàn)?zāi)難發(fā)生后，全世界再無(wú)組織敢冒天下之大不韙釋放百萬(wàn)氣球了，當(dāng)然這并不是關(guān)鍵，而是因?yàn)楹獗旧恚堑厍蛏蠠o(wú)法再生的戰(zhàn)略資源！

氦是怎么來(lái)的？

氦是宇宙大爆炸就產(chǎn)生了基本元素，它的最終源頭來(lái)自太初合成，大爆炸后大約10^-6秒時(shí)中子夸克和膠子就因?yàn)闇囟鹊慕档驼Q生了中子和質(zhì)子等重子！溫度繼續(xù)降低，這些質(zhì)子和中子就聚合成了氫、氦和鋰，而宇宙中原初元素的豐度，比例大約是氫：75%，氦四：25%，氘：0.01%，鋰：痕量！

相信您一定看到了氘，這是氫的同位素，還有氦四，也就是我們俗稱(chēng)的氦，還有一種是氦三，在月壤中存在比例比較高，因?yàn)樗鼇?lái)自太陽(yáng)，質(zhì)子-質(zhì)子鏈反應(yīng)會(huì)生成氦三，并且通過(guò)太陽(yáng)風(fēng)到達(dá)地球，卻被磁場(chǎng)阻擋，而月球無(wú)磁場(chǎng)和大氣，因此就留在了月壤中！

氫也很輕，為什么地球上有的是氫卻沒(méi)有氦？

您肯定已經(jīng)想到了，氦因?yàn)槊芏群艿?，它在大氣層中不?huì)留在底層，很快就會(huì)跑到最高，然后在高能粒子的轟擊下加速逃逸了，所以大氣中有惰性氣體卻包含氦！那么比氦還要輕的氫為什么不稀有呢？

因?yàn)闅淇梢院秃芏辔镔|(zhì)組成化合物，比如水，比如硫化氫，或者磷化氫等等，當(dāng)然后面兩個(gè)都不是啥好東西，都有毒，不過(guò)是化工原料！而水則是H2O，氫氧燃燒即可獲得水，地球上可能出了大地就剩下海洋了，要多少有多少！最簡(jiǎn)單的方式就是電解即可在正極收集到氫！而氦無(wú)法組成化合物，所有地表留不下氦！

氦躲在哪里呢？

就在放射性元素釋放的α（阿爾法）射線中，比如鈾就會(huì)因?yàn)棣了プ儾粩噌尫懦靓亮Ｗ?，這種粒子就是兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子組成的氦四原子核，釋放的α粒子捕獲電子就成了氦原子，這些放射性元素很重，因此在地球誕生的熔融狀態(tài)下，大都下沉到了地幔和地核，地球熔融態(tài)的內(nèi)核熱量大部分都來(lái)自于放射性產(chǎn)生的能量釋放。

但這個(gè)α衰變產(chǎn)生氦的速度很慢，大約一千克鈾礦物衰變一年，才能得到大約0.1立方毫米的氦，這個(gè)小氣泡只有0.00000002克，一噸鈾每年也只能產(chǎn)生0.00002克的氦氣，當(dāng)然釷和氡的衰變也會(huì)產(chǎn)生氦，只要是α衰變就能產(chǎn)生氦！

這些氦氣在地下積累，通過(guò)巖漿的包覆來(lái)到地面，所以可以在火成巖中可以分離出氦，但含量很低，大規(guī)模的開(kāi)采仍然需要天然的氦氣富集，全球氦資源最豐富的是美國(guó)，1903年，在堪薩斯州的德克斯特鎮(zhèn)區(qū)在石油鉆探過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)不會(huì)燃燒的天然氣間歇泉。

地質(zhì)學(xué)家地質(zhì)學(xué)家伊拉斯謨斯·哈沃斯經(jīng)過(guò)化學(xué)家漢密爾頓·卡迪和戴夫·麥可法蘭德的協(xié)助，分析出了這種氣體有72%氮、15%甲烷、1%氫、12%的不明氣體組成，進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，還有1.84%的氦！這一發(fā)現(xiàn)讓美國(guó)成了世界上的氦氣主要供應(yīng)商！

美國(guó)在堪薩斯和德克薩斯的氦氣資源分布

氦氣在一戰(zhàn)和二戰(zhàn)時(shí)期就成了稀缺資源，因?yàn)楹饪梢詾轱w艇提供安全不會(huì)燃燒爆炸的氣體，但隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，氦氣的用途直接上升到了戰(zhàn)略級(jí)別！

氦氣到底有什么用處？

氦氣的用途實(shí)在有些廣泛，不過(guò)最常見(jiàn)的用途不過(guò)是用來(lái)充安全氣球！但這種寶貴的氣體不能用在這種無(wú)聊的用途上，它有更重要的價(jià)值！比如核磁共振的超導(dǎo)磁鐵，必須用液氦來(lái)冷卻！核磁共振利用強(qiáng)大的磁場(chǎng)，讓組織中的水分子沿著磁場(chǎng)的磁力線方向一致，然后磁場(chǎng)突然消失，水分子排列恢復(fù)混亂，反復(fù)多次施加磁場(chǎng)又突然消失，核磁共振機(jī)取得數(shù)據(jù)并運(yùn)算成像！

這過(guò)程中強(qiáng)磁場(chǎng)的建立非常關(guān)鍵，一般核磁共振的強(qiáng)磁要求T級(jí)別，因此磁場(chǎng)的線圈必須工作在超導(dǎo)狀態(tài)才能達(dá)到如此強(qiáng)磁場(chǎng)，一般的鈮鈦合金超導(dǎo)要求4.2K（-268.8℃），只有液氦能滿(mǎn)足要求！所以未來(lái)要是沒(méi)了氦，這事就難辦了！當(dāng)然實(shí)現(xiàn)高溫超導(dǎo)就可以了哈！

目前發(fā)現(xiàn)的超導(dǎo)材料與對(duì)應(yīng)的溫度

科學(xué)用途

其實(shí)從核磁共振的低溫超導(dǎo)出發(fā)，很多科研需要低溫和超導(dǎo)環(huán)境的都少不了氦，比如27千米長(zhǎng)的歐洲強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)就用了10,800噸液氮來(lái)將加速用的超導(dǎo)電磁鐵冷卻到零下193.2攝氏度，然后再用大約60噸液氦將它們冷卻到-271.3℃，這60噸液氦大約是全球氦產(chǎn)量的1%！

工業(yè)用途

氦氣還經(jīng)常作為焊接保護(hù)氣體，隔絕氧氣對(duì)焊接過(guò)程中金屬高溫時(shí)氧化，工業(yè)上常用氦、氬或氦和氬的混合氣為保護(hù)氣；或者用于高密封性的檢漏，比如宇宙飛船，因?yàn)楹鈹U(kuò)散性能極強(qiáng)，即使3000年才漏一升也能檢出！另外高速風(fēng)洞以及核反應(yīng)堆和火箭工業(yè)中，氦都是少不了的重要工業(yè)氣體！

飽和潛水

最后還有一個(gè)非常有意思的用途，很多朋友都有過(guò)吸一口氦氣，然后講話像鴨子叫的那種感覺(jué)，其實(shí)飽和潛水的作業(yè)人員就是這樣說(shuō)話，他們呼吸的空氣中，氦氣替代了氮?dú)?，還加入了部分氫氣，組成氫氦氧混合氣，因?yàn)樵诔^(guò)4個(gè)大氣壓的情況下就會(huì)引起氮醉，氦氣可以解決這個(gè)問(wèn)題！

2017年美國(guó)A級(jí)氦氣（純度99.995%）的用途分配

因此氦氣還成了深海飽和潛水中必不可少的氣體！而全球氦氣資源的90%都在美國(guó)，其余由加拿大、波蘭、俄羅斯提供，后來(lái)阿爾及利亞提供了部分氦氣資源，而我國(guó)的氦氣則主要依靠進(jìn)口，但氦氣不可再生，且未來(lái)資源展望比較悲觀，也許再過(guò)幾十年氦氣真的可能就消耗殆盡了！

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