一、基本性质

• 物理性质：
  • 无色、无味、无毒的单原子惰性气体，密度仅为空气的 1/7（标准状况下密度 0.1785kg/m³），沸点 - 268.9℃（接近绝 对零度），是沸点低的气体，难溶于水，扩散性极强。
  • 液态氦（液氦）在温度低于 - 271℃时会转化为超流体，具有无黏性、高导热性等独特物理特性。
• 化学性质：
• 化学惰性极强，常温下几乎不与任何物质反应，不燃烧、不助燃，属于非可燃性气体，安全性高于氢气等易燃气体，但高浓度时具有窒息风险。

三、主要工业应用领域

• 航空航天与国防：
  • 火箭推进剂：液氦用于冷却火箭发动机燃料（如液氢），防止管路气化；作为加压气体推动燃料输送至燃烧室。
  • 航空材料测试：在极端低温环境下测试航空器件的性能稳定性（如复合材料、电子元件）。
• 医疗与科研：
  • 核磁共振成像（MRI）：液氦用于冷却超导磁体（维持 - 269℃低温），确保磁场强度稳定，是 MRI 设备的核心耗材。
  • 低温物理研究：超流体液氦用于研究量子物理、超导现象（如玻色 - 爱因斯坦凝聚），是低温实验室的必备材料。
• 电子与半导体工业：
  • 半导体制造：作为芯片光刻、蚀刻、离子注入过程中的载气和保护气，避免杂质污染（需 6N 级高纯氦，纯度≥99.9999%）。
  • 光纤生产：在光纤拉丝工艺中冷却玻璃预制棒，保证光纤纯度和强度。
• 焊接与特殊材料：
  • 惰性保护气：用于铝合金、钛合金等活泼金属的电弧焊接，隔绝空气防止氧化（氦气电弧温度高于氩气，适合厚材料焊接）。
  • 气球与检漏：高纯氦气用于气象气球、航空航天气球（替代氢气，避免燃爆风险）；也可作为示踪气体检测管道、容器的微小泄漏（扩散性强，易被探测）。
• 能源与核工业：
  • 核聚变研究：氦 - 3（稀有同位素）是未来核聚变反应堆的理想燃料，释放能量高且无中子辐射，但目前储量极少，主要依赖月球土壤提取（研究阶段）。
  • 核反应堆冷却：部分高温气冷堆采用氦气作为冷却剂，利用其惰性和高导热性传输热量。

四、储存与运输要求

• 储存方式：
  • 高压气态储存：用无缝钢瓶（工作压力 15~20MPa）或管束车储存，适用于中小规模运输，钢瓶需定期检测耐压性和密封性。
  • 低温液态储存：液氦储存在真空绝热容器（杜瓦瓶或大型储罐）中，温度维持在 - 269℃以下，体积能量密度为气态的 700 倍，适合大规模运输。
• 运输要求：
  • 气态氦属于非易燃压缩气体，运输需符合《危险化学品安全管理条例》，避免与强氧化剂混运；液态氦运输需防止容器碰撞，避免低温冻伤风险。
  • 管道运输：仅在大型工业集群（如美国氦气管网）中使用，国内多依赖槽车运输。

五、安全注意事项

• 窒息风险防控：
  • 氦气比空气轻，泄漏后易在空间顶部聚集，排挤氧气（氧气浓度低于 18% 时引发窒息），作业场所需安装氧气浓度检测仪，保证通风良好。
  • 进入密闭空间（如储罐、管道）前需置换空气，佩戴自给式呼吸器。
• 低温冻伤风险：
  • 液氦温度低，接触皮肤会导致瞬间冻伤，操作时需穿戴绝热手套、护目镜和防护服，避免液态泄漏接触身体。
• 泄漏应急处理：
  • 气态泄漏时，关闭气源，开启通风系统，无需灭火（不燃），但需疏散人员至安全区域；液态泄漏时，用绝热材料覆盖吸收，防止地面结冰滑倒，严禁直接接触液氦。

六、纯度标准与行业现状

• 纯度等级：
  • 工业级氦气：纯度 99.9%~99.99%，用于气球、焊接等一般场景；
  • 高纯氦：99.999%~99.9999%（5N~6N），用于半导体、医疗、科研；
  • 超纯氦：≥99.99999%（7N），用于高端科研实验。
• 资源稀缺性与市场现状：
  • 全球氦气资源高度集中（美国占全球储量 40%，卡塔尔、俄罗斯次之），中国氦气进口依存度超 90%，国内仅内蒙古、四川有少量含氦天然气田，产能有限。
  • 价格受国际供应影响波动大，2023 年以来因地缘政治和供应链紧张，高纯氦气价格同比上涨超 30%，推动氦气回收技术发展（如 MRI 设备液氦循环利用，回收率可达 90% 以上）。
• 前沿发展：
  • 氦气回收技术：半导体工厂、MRI 中心通过低温吸附或膜分离技术回收尾气中的氦气，降低成本和资源依赖。
  • 替代气体研究：针对部分非关键场景（如气球），尝试用氖气或混合气体替代，但氦气的低温性能和惰性在高端领域仍无可替代。