氦3,化学符号3He,是氦气的同位素气体,具有无色、无味、无毒、无放射性、不燃烧、轻质稳定等特点,一般以高压形式存储在以铁合金、铝等金属材质制造而成的气瓶中。
在自然界中,氦(He)的稳定同位素有两种,分别是氦3、氦4(4He)。氦3原子核由一个中子、两个质子组成,在极低温度下可形成超流体。氦3可以广泛应用在物理学、天体学、材料科学研究,以及医疗、电力、石油、天然气、核工业、国防等领域。
在医疗领域,氦3可用于磁共振成像(MRI)方面,用作制冷剂,也可用于硼中子俘获治疗癌症(BNCT)方面,用于中子剂量监测;在核工业、国防安全领域,氦3主要以中子探测器的形式应用,在核工业中用于核聚变研究、反应堆核功率测量、反应堆组件无损检测、核废料监测等方面,在国防安全中主要用于边境安全检查方面。其中,氦3中子探测器是氦3的最大下游市场。
目前氦3来源主要有两种,一是从自然界中提取,地球上氦3资源储量极少,且提取过程复杂,尚未开发利用;二是核反应堆或核武器副产品,由氚放射衰变形成,其工艺流程复杂、技术要求高,因此全球氦3供应量少。
氦3中子探测器以氦3气体为工作介质,具有探测效率高、性能稳定等优点,是医疗、核工业、国防等领域的主流中子探测器产品,目的是监测中子含量以及辐射强度。近年来,全球各国对国防安全重视度不断提升,氦3中子探测器需求迅速增长,氦3需求随之大增,但全球氦3供应量有限,市场供不应求现象明显。
新思界
行业分析人士表示,氦3资源稀缺、供应紧张,限制了全球氦3市场规模进一步扩大。为解决此问题,氦3新获取途径正在探索。月球上氦3储量远高于地球,是氦3新的供应途径。2022年9月,我国公布了嫦娥五号月球样品研究成果,首次成功获得月壤中氦3含量及提取条件。但从月球上获取氦3存在开发难度大、提取难度大、向地球输送难度大等问题,短期来看无法利用。
在未来较长一段时间内,核反应堆或核武器副产品仍将是氦3主流供应渠道。在全球范围内,氦3供应商主要有俄罗斯Rosatom、新加坡CHEM-GAS等。