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氦氣廣泛應用于科研、石化、制冷、半導體、管道檢漏、超導實驗、金屬制造、深海潛水、焊接、光電子產(chǎn)品生產(chǎn)等。
1、低溫冷源:利用液氦的-268.9℃的低沸點,液氦可以用于超低溫冷卻。而超低溫冷卻技術(shù)在超導技術(shù)等領(lǐng)域有較廣泛的應用,超導材料需要在低溫(100K左右)中才能表現(xiàn)出超導特性,大多數(shù)情況下只有液氦能比較簡便地實現(xiàn)這樣的極低溫。超導技術(shù)在交通行業(yè)的磁懸浮列車都有較大的應用。人類對外部國際獲取信息的80%來自視覺,因而顯現(xiàn)器是現(xiàn)代人們獲取信息的重要途徑,顯現(xiàn)技能是信息范疇的重要開展方向。
2、氣球充氣:由于氦氣密度遠小于空氣(空氣的密度為1.29kg/m3,氦氣的密度為0.1786kg/m3),而且化學性質(zhì)極不活潑,較氫氣安全(氫氣可以在空氣中燃燒,可能會引起爆),氦氣常用于飛船或廣告氣球中的充入氣體。
3、檢驗分析:儀器分析中常用的核磁分析儀的超導磁體需要利用液氦降溫,氣相色譜分析中氦氣常作為載氣,利用氦氣滲透性好、不可燃的特點,氦氣還應用于真空檢漏,如氦質(zhì)譜檢漏儀等。
4、保護氣:利用氦氣不活潑的化學性質(zhì),氦氣常用于鎂、鋯、鋁、鈦等金屬焊接的保護氣。
6、其他方面:氦氣可用作高真空裝置、原子核反應堆在火箭、宇宙飛船上用作輸送液氫、液氧等液體推進劑的加壓氣體。氦氣還用作原子反應堆的清洗劑,在海洋開發(fā)領(lǐng)域的呼吸用混合氣體中,氣體溫度計的填充氣等。
氦氣是酷的,當溫度低于零下268度時,氦會變成流動時沒有摩擦的超流體,當我們接近零度的時候氦會變成超固體,會有更加神奇的特性。氦氣在熱學上的特征讓它在許多領(lǐng)域都非常活躍。物理學家在大型強子對撞機的超導磁體使用氦,工程師在醫(yī)院的掃描儀上和超市里的氦激光掃碼儀上使用氦氣。歷經(jīng)試驗研究和在小型電氣設(shè)備上的應用,20世紀60年代后,開始應用于大容量電氣設(shè)備,繼而出現(xiàn)了全封閉組合電器。
氦氣被用在各種地方,但是現(xiàn)在它出現(xiàn)了短缺,在地球上,氦氣正式的名字叫氦-4通過性衰變轉(zhuǎn)化而來。當一個性元素比如軸或土隨著時間衰減,它會不定期丟失兩個原子核兩個中子,這些粒子被叫做α衰變。如果α衰變得到了兩個電子就有了氦-4這種變化每時每刻都在發(fā)生,然而我們把并沒有被氧氣包圍,因為氦氣比我們的大氣輕,會一路向上飄,從太空飄向太陽。最早激光投影技能是選用氣體激光器作為光源,如He-Ne、ya離子、ke氣和銅蒸汽激光器等,別離輻射紅、藍、綠色激光,完成全五顏六色激光投影,但氣體激光器電光功率很低且作業(yè)可靠性相對較差。
氦是所有元素中不活潑的元素,極難形成化合物,這是因為氦的原子核到電子層距離很小,并且達到了穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。它的性質(zhì)便決定了用途,氦的應用主要是作為保護氣體、氣冷式核反應堆的工作流體和超低溫冷凍劑等等。2017年2月6日,中國南開大學的王慧田、周向鋒團隊及其合作者在《Nature Chemistry》上發(fā)表了有關(guān)在高壓條件下合成氦鈉化合物——Na2He的 ,結(jié)束了氦元素無化合物的歷史,標志著我國在稀有氣體化學領(lǐng)域走到了前沿。希望這將改善未來設(shè)備的用戶體驗,如傳感器集線器、可穿戴設(shè)備、音頻設(shè)備和工業(yè)應用,這些設(shè)備由基于Cortex-M和氦氣技術(shù)的下一代SoCs驅(qū)動。
單單在華東地區(qū),截至2006年,其110kV和220kV的GIS間隔就達到了1812個,還不包括電廠、大型企業(yè)使用的,也沒有包含500kV和35kV的GIS。圖1是直接摘取的華東電網(wǎng)的GIS增長情況,由圖中可以看出,其GIS間隔自2002年起開始大幅增加,2002年至2004年增加了420個,2006年達到了1812個間隔,可見:2004年至2006年就增加了1400余個間隔,其增長率趨勢是驚人的。3、檢驗分析:儀器分析中常用的核磁分析儀的超導磁體需要利用液氦降溫,氣相色譜分析中氦氣常作為載氣,利用氦氣滲透性好、不可燃的特點,氦氣還應用于真空檢漏,如氦質(zhì)譜檢漏儀等。
GIS的電壓覆蓋范圍甚至可以達到500kV、750kV等級。但GIS中六氟化硫氣體的用量也是驚人的,其一個氣室的用氣量就會達到數(shù)百公斤。對有些大型變電站,尤其是較大電廠,其年漏氣量甚至會達到數(shù)百公斤,甚至上噸 。由此推算,其漏氣總量是驚人的,而且,GIS的使用還在不斷的擴大之中。氮氣的化學性質(zhì)不活潑,常溫下很難跟其他物質(zhì)發(fā)生反應,所以常被用來制作防腐劑。
目前,GIS裝置在大中城市、電廠等都已經(jīng)普遍使用,而對六氟化硫的年漏氣總量還未見到有關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù).