全球面臨「氦氣荒」,影響的不只是氣球

2022年10月24日20:55:22 科學 1917

作為一種比空氣還要輕的氣體,氦氣能夠為氣球提供浮力,使氣球飄在空中。但現實生活中,除了用在氣球上,氦氣還有眾多應用,深海潛水、低溫技術、火箭燃料,包括與我們生活息息相關的安全氣囊等。

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↑氦 據圖蟲創意

如今,由於全球出現「氦氣荒」,醫療保健行業開始擔心,氦氣的一項並不廣為人知的用途——磁共振成像會受到影響。據報道,目前氦氣的成本已經上漲了30%,美國的5家氦氣供應商中,已有4家開始對氦氣實施定量供應,減少對不太重要客戶的供應,並優先保障醫療健康行業的使用。

氦氣成本上升30%,全球供應短缺

美國氦氣供應商實施定量供應

MRI是磁共振成像的縮寫。威斯康星大學醫學與公共衛生學院磁共振成像中心主任斯科特教授表示,磁共振成像是現代醫學中很多東西的核心,它能夠幫助醫生診斷腦腫瘤、中風、脊髓損傷、肝臟疾病和癌症,其作用無可替代。

液氦的沸點為零下452華氏度(約為零下268.9℃),是地球上溫度最低的元素。要確保磁共振成像機器正常運作和準確成像,需要磁共振成像的超導磁鐵維持極低的溫度,而這就是氦氣的用武之地——作為冷卻劑在磁共振成像磁鐵內部泵送,使電流無阻力地傳播。因此,如果沒有約2000升的超低溫液氦,就無法維持磁鐵所需的超低溫,磁共振成像機器也就無法正常運行。

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↑2022年8月,德國一所兒童醫院的磁共振成像設備

糟糕的是,氦作為一種存在於地殼深處的不可再生元素正在消耗殆盡。「氦氣已經成為一個大問題。」美國約翰·霍普金斯醫學院放射學教授馬赫什說。多年來,氦氣一直是一種不穩定的商品。尤其是在美國,得克薩斯州聯邦氦氣儲備量正在不斷減少。

直到今年之前,美國一直指望俄羅斯豐富的氦氣資源能夠緩解氦氣緊張的局勢。據報道,俄羅斯東部一處巨大設施原本可供應世界上三分之一的氦氣,但去年1月發生的一場大火打亂了計劃。

如今,美國5大氦氣供應商中有4家正在定量供應氦氣,他們正減少向不太重要的客戶分配氦氣,優先考慮醫療保健行業的使用。

報道稱,目前美國各大醫院尚未取消患者的磁共振成像檢查項目或是關停其機器。不過,氦氣成本正在以醫生們有目共睹的驚人速度上升——甚至上升高達30%。氦氣短缺看不到盡頭,磁共振成像的未來仍未知。

因受波及哈佛大學教授關閉一半項目

或將推動研究人員技術創新

據悉,維持一台磁共振成像機器正常運作需要大約2000升液氦,因此需要供應商不斷補充其蒸發的氦氣。馬赫什估計,一台磁共振成像機器在其使用壽命期間(約為12.8年)共計需要10000升液氦。2015年,美國大約有1.2萬台磁共振成像機器,使磁共振成像成為世界上最大的氦氣消費者之一,遠超氣球商店。相比之下,在梅西百貨感恩節遊行中懸掛所有拖拉機大小的氣球消耗了大約40萬立方英尺的氦氣,將這些氦氣轉化為液氦,只能保持大約兩台磁共振成像機器在其使用壽命內的運行。

美國通用電氣公司和西門子都在研發液氦耗費更小的磁共振成像設備。西門子最近推出了一台只需要0.7升液氦的機器,美國通用電氣公司推出了一台號稱「效率提升1.4倍」的機器。然而,這些技術並沒有被廣泛應用,也絕不是一個能夠取代該國1.2萬台磁共振成像機器的快速解決方案。與此同時,醫院仍在不斷安裝新的傳統磁共振成像機器,以滿足診斷需求。

據報道,威斯康星大學計劃開設一個新的癌症中心,並配備兩台磁共振成像機器,但是斯科特還是表達了他對於安裝機器後氦氣供應不足的擔憂:「假如我們安裝了這些機器,但是缺少氦氣(供應),會發生什麼?」

據報道,今年夏天當氦氣供應商開始定量配給氦氣時,哈佛大學的物理學家雅各比和菲利普關閉了他們實驗室大約一半的項目。此外,加州大學戴維斯分校報告稱,其氦氣供應商之一削減了他們包括醫療用途在內的一半配給。

「這種短缺促使我們想辦法在沒有液氦的條件下進行同樣的實驗。」雅各比說。報道稱,這種迫不得已的創新可能會改變磁共振成像的未來。到那時,氦氣也許不再是磁共振成像的必要條件。

紅星新聞記者 王雅林 實習生 段語琪

編輯 官莉 彭疆

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