氦–3，這種“用量雖小”但“作用甚大”的氦稀有同位素，正以前所未有的戰(zhàn)略價(jià)值，從實(shí)驗(yàn)室走向全球科技與能源競(jìng)爭(zhēng)的舞臺(tái)中央。它不僅是前沿科技突破的“催化劑”，更是未來產(chǎn)業(yè)命脈的“壓艙石”。隨著科技競(jìng)爭(zhēng)與能源革命持續(xù)演進(jìn)，氦–3的需求正日益增長(zhǎng)，針對(duì)新獲取途徑的探索也在悄然鋪展。在全球科技競(jìng)爭(zhēng)日趨白熱化、能源革命方興未艾背景下，誰能掌控氦–3供給，誰就將扼住通往未來時(shí)代的戰(zhàn)略“咽喉”。

一、氦–3極具戰(zhàn)略價(jià)值

氦–3原子核由2個(gè)質(zhì)子和1個(gè)中子組成，結(jié)構(gòu)獨(dú)特呈非對(duì)稱形態(tài)，中子捕獲能力極強(qiáng)，因而具備探測(cè)精度優(yōu)異、反應(yīng)產(chǎn)物潔凈、可持續(xù)吸熱制冷等突出優(yōu)勢(shì)，這些核心特性鑄就了氦–3不可替代的戰(zhàn)略地位。人工智能、量子技術(shù)、可控核聚變等前沿領(lǐng)域，是牽引新一輪科技革命的核心引擎、支撐未來產(chǎn)業(yè)變革的戰(zhàn)略基座、搶占國際競(jìng)爭(zhēng)先機(jī)的關(guān)鍵賽道，而氦–3正是保障這些技術(shù)突破、賦能相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)原料。因此，氦–3堪稱新一輪科技革命中核心引擎的動(dòng)力源、戰(zhàn)略基座的壓艙石、科技博弈的制高點(diǎn)。其三大不可替代的核心應(yīng)用，共同構(gòu)成了支撐未來科技革命的戰(zhàn)略支柱。

（一）氦–3是尖端探測(cè)的“靈敏觸角”

憑借與熱中子發(fā)生核反應(yīng)時(shí)俘獲截面大、反應(yīng)產(chǎn)物能量高等獨(dú)特核物理性質(zhì)，氦–3成為制造高性能中子探測(cè)器的首選材料，在探測(cè)效率與信號(hào)識(shí)別上具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。中子探測(cè)器是核安全監(jiān)測(cè)、工業(yè)無損檢測(cè)與微觀結(jié)構(gòu)研究的核心設(shè)備，氦–3作為中子探測(cè)器的關(guān)鍵原料，堪稱守護(hù)國家核安全、驅(qū)動(dòng)工業(yè)無損檢測(cè)、探索微觀物質(zhì)結(jié)構(gòu)的“眼睛”，在國家安全與科技進(jìn)步中扮演著關(guān)鍵角色。

（二）氦–3是極低溫制冷的“必要支撐”

在量子計(jì)算與前沿物理研究的極低溫領(lǐng)域，氦–3是構(gòu)筑接近絕對(duì)零度應(yīng)用環(huán)境的核心基石。目前人類商業(yè)化制冷所能達(dá)到的極限低溫為10毫開爾文，僅比絕對(duì)零度（–273.15℃）高出0.01度，而氦–3正是實(shí)現(xiàn)這一量級(jí)制冷的必需原料。稀釋制冷機(jī)是當(dāng)前全球唯一可商業(yè)化運(yùn)行的10毫開爾文級(jí)極低溫裝置，其核心機(jī)理正是依托氦–3與氦–4在超低溫環(huán)境下的相分離特性，利用兩相遷移產(chǎn)生的熵增效應(yīng)，為持續(xù)制冷提供根本動(dòng)力。作為引領(lǐng)新一輪科技革命的關(guān)鍵力量，量子技術(shù)的穩(wěn)定運(yùn)行，必須依托氦–3所構(gòu)建的10毫開爾文極端低溫條件。盡管多國正加緊研發(fā)無液氦制冷技術(shù)，但現(xiàn)有方案僅能在預(yù)冷環(huán)節(jié)以機(jī)械制冷替代液氦，在核心稀釋制冷單元仍無法繞開氦–3，難以實(shí)現(xiàn)真正替代。因此，氦–3的穩(wěn)定供給，是實(shí)現(xiàn)極低溫制冷的前提保障，是搭建大規(guī)模量子算力的底層支撐，是搶占量子科技制高點(diǎn)的戰(zhàn)略命脈。

（三）氦–3是可控核聚變的“理想燃料”

可控核聚變被譽(yù)為破解AI時(shí)代能源困局的終極方案，而氦–3則是公認(rèn)更清潔、更具長(zhǎng)遠(yuǎn)價(jià)值的聚變理想燃料。相較于當(dāng)前主流的氘氚聚變路徑，氦–3與氘聚變可大幅減少放射性核廢料，顯著提升系統(tǒng)清潔度與安全性；更具戰(zhàn)略價(jià)值的是，該路線發(fā)電效率大幅躍升，可依托磁場(chǎng)約束實(shí)現(xiàn)動(dòng)能向電能的直接轉(zhuǎn)化，發(fā)電效率較氘氚聚變提升40%至50%。氦–3氘聚變的技術(shù)優(yōu)越性已獲全球共識(shí)，但其物理門檻同樣突出：實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火所需的聚變?nèi)朔e較氘氚聚變高出一個(gè)數(shù)量級(jí)，對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度、等離子體密度、能量約束時(shí)間等核心指標(biāo)的要求，均遠(yuǎn)超現(xiàn)有技術(shù)能力邊界。

二、供給格局：博弈初起

目前，氦–3的供應(yīng)格局呈現(xiàn)“高度壟斷、路徑單一、前景多元”的鮮明特征，一場(chǎng)圍繞供給主導(dǎo)權(quán)的博弈正在展開。

（一）當(dāng)前：冷戰(zhàn)庫存

全球商業(yè)化應(yīng)用的氦–3，幾乎全部源自核武器與核反應(yīng)堆中氚的衰變，產(chǎn)能受氚儲(chǔ)量嚴(yán)格制約，供給規(guī)模極為有限。美俄兩國依托冷戰(zhàn)時(shí)期積淀的龐大核武庫存，形成全球供給雙寡頭格局，并對(duì)氦–3實(shí)施嚴(yán)苛的國家管控，使其成為高度敏感的戰(zhàn)略稀缺資源。

機(jī)理清晰，工藝成熟。當(dāng)前氦–3的規(guī)�；@取，主要依托核武器與核反應(yīng)堆內(nèi)氚的衰變生成。其核心制備路徑為：通過中子輻照鋰靶材制備氚，再經(jīng)由氚的放射性衰變（半衰期12.3年）持續(xù)產(chǎn)生氦–3，制取機(jī)理明確、技術(shù)路徑成熟。

儲(chǔ)量受限，產(chǎn)率低下。氦–3供給規(guī)模高度受制于氚的可用儲(chǔ)量，產(chǎn)出效率極低。單座核反應(yīng)堆年均氚產(chǎn)量?jī)H約0.13千克，而每克氚每年僅能衰變生成0.1克氦–3，天然制約了氦–3的規(guī)�；┙o。

雙寡壟斷，管控嚴(yán)格。全球氦–3供給高度集中于美俄兩國，根源在于冷戰(zhàn)期間兩國囤積的海量核武儲(chǔ)備。美國為全球第一大氦–3儲(chǔ)備國，年產(chǎn)量約8000至10000升；俄羅斯緊隨其后，年產(chǎn)量亦接近10000升。兩國均實(shí)施嚴(yán)格的國家管控：美國由能源部國家核安全局主導(dǎo)生產(chǎn)，依托薩凡納河基地保障產(chǎn)能，并由能源部科學(xué)辦公室統(tǒng)一配售；俄羅斯則通過國家原子能集團(tuán)統(tǒng)籌生產(chǎn)與出口。產(chǎn)能瓶頸疊加管制壁壘，共同造就氦–3極強(qiáng)的戰(zhàn)略屬性與政治敏感性。

（二）遠(yuǎn)景：月球開采

月球風(fēng)化層蘊(yùn)含儲(chǔ)量可觀的氦–3，理論上可滿足人類數(shù)千年能源需求，但受技術(shù)難度與經(jīng)濟(jì)成本雙重制約，規(guī)模化開發(fā)利用仍需漫長(zhǎng)周期。

儲(chǔ)量豐富，潛力巨大。月球風(fēng)化層的氦–3品位估算值為1.4至15ppb，儲(chǔ)量約100至500萬噸。月球氦–3若全部開采利用，轉(zhuǎn)換成的聚變能可滿足全球2600年的能源需求。同時(shí)經(jīng)測(cè)算，月球開采氦–3為可控核聚變提供能源基礎(chǔ)具備成本效益。

門檻極高，周期漫長(zhǎng)。提取1噸氦–3，需挖掘數(shù)億噸月壤，作業(yè)覆蓋面積達(dá)數(shù)萬平方公里。同時(shí)，高溫萃取、低溫分離、液化儲(chǔ)運(yùn)、月地往返運(yùn)輸?shù)汝P(guān)鍵技術(shù)仍待突破，技術(shù)壁壘高、工程難度大、投入成本巨，規(guī)�；瘧�(yīng)用尚需長(zhǎng)期攻關(guān)。

大國競(jìng)逐，加速布局。中、美、俄三國是月球氦–3開發(fā)的主要力量，競(jìng)相展開戰(zhàn)略布局。美國依托商業(yè)航天推進(jìn)資源開發(fā)，能源部已與Interlune公司簽署全球首份月球氦–3采購協(xié)議，計(jì)劃2029年前完成3升氦–3采集；該公司已研發(fā)出每小時(shí)處理100噸月壤的開采樣機(jī)，擬于2030年前后實(shí)施月壤返回驗(yàn)證任務(wù)，獲得美國能源部、NASA多方資金與技術(shù)支持。俄羅斯較早提出月球氦–3開發(fā)構(gòu)想，但當(dāng)前仍以基礎(chǔ)探測(cè)為主，整體進(jìn)展相對(duì)緩慢。日本、歐洲等尚未形成針對(duì)性專項(xiàng)布局。我國以探月工程為牽引穩(wěn)步推進(jìn)月球資源開發(fā)，深空探測(cè)實(shí)驗(yàn)室正論證月基磁懸浮拋射系統(tǒng)，探索氦–3高效月地轉(zhuǎn)運(yùn)的創(chuàng)新技術(shù)路徑。

（三）近景：陸地礦藏

陸地氦–3商業(yè)礦藏的突破性發(fā)現(xiàn)，打破了此前無經(jīng)濟(jì)開發(fā)價(jià)值陸地資源的傳統(tǒng)認(rèn)知，為破解全球供給困局提供了全新路徑，也為戰(zhàn)略資源自主可控開辟了新方向。

開辟新道，質(zhì)量可觀。近期，加拿大氦氣勘探企業(yè)Pulsar Helium在美國明尼蘇達(dá)州探明一處品質(zhì)優(yōu)異的氦–3天然礦藏，系全球首次在陸地天然氣藏中發(fā)現(xiàn)具備高濃度、可商業(yè)開發(fā)價(jià)值的氦–3資源。此前業(yè)界普遍判斷，陸地不存在具備規(guī)模化開采價(jià)值的氦–3礦藏，此次發(fā)現(xiàn)頗具偶然性：項(xiàng)目初期勘探目標(biāo)為銅、鎳、鈷及鉑族金屬，勘探過程中意外探測(cè)到氦氣富集。Pulsar Helium公司敏銳捕捉資源潛力，隨即開展專項(xiàng)鉆探與系統(tǒng)研究，最終探明高品位氦–3與氦–4共生資源。該礦床氦–3品位高達(dá)11.2至11.9ppb，歷史最高測(cè)值達(dá)14.5ppb，與月球風(fēng)化層儲(chǔ)量品位處同量級(jí)，且伴生高濃度氦–4，綜合開發(fā)價(jià)值突出。

前景可期，備受矚目。業(yè)內(nèi)專家普遍認(rèn)為，該礦藏可依托成熟天然氣處理設(shè)施實(shí)現(xiàn)提取，有望成為全球首個(gè)技術(shù)可行、供給安全的氦–3陸地替代來源，打造風(fēng)險(xiǎn)更低、見效更快、供應(yīng)更穩(wěn)的保障渠道。目前，該資源已獲美國官方高度關(guān)注，其品位數(shù)據(jù)經(jīng)美國地質(zhì)調(diào)查局、勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室獨(dú)立驗(yàn)證確認(rèn)；Pulsar Helium已啟動(dòng)二維地震勘探推進(jìn)資源評(píng)估，并與美國能源部等部門深入磋商合作。但與此同時(shí)，盡管美國率先發(fā)現(xiàn)這一戰(zhàn)略新資源，相關(guān)氦–3產(chǎn)業(yè)鏈仍未啟動(dòng)布局，全球?qū)用娴南到y(tǒng)性規(guī)劃更為薄弱，配套的礦權(quán)審批、環(huán)境評(píng)價(jià)、開采準(zhǔn)入等制度體系尚不完善，產(chǎn)業(yè)從勘探突破到規(guī)�；涞厝孕栎^長(zhǎng)培育周期。

（四）探索：地球氦氣分離

地球天然氦氣中蘊(yùn)含的氦–3具備一定補(bǔ)充潛力，雖能在短期內(nèi)緩解供給缺口，但受豐度、成本與技術(shù)限制，難以成為長(zhǎng)期穩(wěn)定來源，僅具備過渡性戰(zhàn)略價(jià)值。

儲(chǔ)量尚可，僅為補(bǔ)充。若能從地球天然氦氣中實(shí)現(xiàn)氦–3的完全分離，理論產(chǎn)量可達(dá)約20萬升，相當(dāng)于當(dāng)前全球年需求量的20倍，可在一定時(shí)期內(nèi)緩解氦–3供應(yīng)緊張局面，但無法從根本上破解長(zhǎng)期供給瓶頸。

豐度極低，難以商用。氦氣多作為天然氣伴生資源開采，其在地球上天然豐度本就稀少，其中氦–3占比僅約1.37ppm，濃度微乎其微�，F(xiàn)有分離技術(shù)尚未實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)性突破，加之需在極低溫條件下運(yùn)行，生產(chǎn)成本居高不下，長(zhǎng)期產(chǎn)能潛力有限，尚不具備大規(guī)模商業(yè)化開發(fā)條件。

少數(shù)關(guān)注，理論探索。全球關(guān)注該技術(shù)路線的國家較少，僅少數(shù)機(jī)構(gòu)開展相關(guān)研究。最先明確提出氦–3商業(yè)化的美國Interlune公司2024年獲得美能源部36.5萬美元撥款，研究從地球氦氣中分離氦–3的技術(shù)，但僅將該路徑作為緩解能源部供應(yīng)短缺的短期過渡方案。德國林德集團(tuán)（Linde）擁有從氦氣中分離氦–3的專利，但并未推動(dòng)商業(yè)化進(jìn)程。我國內(nèi)亦有數(shù)家機(jī)構(gòu)在攻關(guān)該技術(shù)。

三、未來展望

隨著全球前沿科技加速突破、產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，氦–3作為未來產(chǎn)業(yè)的“咽喉”地位日漸清晰，圍繞氦–3戰(zhàn)略博弈的三大趨勢(shì)將持續(xù)深化。

（一）需求側(cè)：從“小眾稀缺”邁向“指數(shù)爆發(fā)”

氦–3作為未來產(chǎn)業(yè)的底層支撐與隱形制約，其需求增長(zhǎng)與前沿科技發(fā)展深度綁定，隨著量子科技、可控核聚變等領(lǐng)域加速突破，氦–3需求必將邁入指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)新階段，供需格局將迎來根本性重塑。當(dāng)前，氦–3的戰(zhàn)略價(jià)值已得到全球共識(shí)，但需求規(guī)模仍處于相對(duì)有限階段：全球年需求量約8000至12000升，而穩(wěn)定供應(yīng)量?jī)H約5000升/年，供需缺口客觀存在，但短期矛盾尚不突出。然而，這一相對(duì)平衡的格局正被前沿產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展徹底打破。量子科技、可控核聚變等未來產(chǎn)業(yè)已步入加速發(fā)展的關(guān)鍵期，作為核心支撐原料，氦–3的市場(chǎng)需求將迎來爆發(fā)式躍升。

麥肯錫預(yù)測(cè)，作為量子科技核心支柱的量子計(jì)算，其創(chuàng)造的收入將從2024年的40億美元飆升至2035年的720億美元；而量子計(jì)算上游核心設(shè)備稀釋制冷機(jī)，2024年全球市場(chǎng)規(guī)模約3.54億美元，預(yù)計(jì)2030年后將突破百億美元級(jí)別，進(jìn)而帶動(dòng)氦–3需求同步激增。

可控核聚變的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用潛力更為巨大，其市場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)張將成為氦–3需求增長(zhǎng)的核心引擎。據(jù)國際能源署預(yù)測(cè)，到2030年，全球核聚變市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到4965.5億美元，屆時(shí)氦–3的戰(zhàn)略價(jià)值將進(jìn)一步凸顯，需求缺口或?qū)⒊掷m(xù)擴(kuò)大。

（二）供給側(cè)：從“路徑單一”走向“陸月并舉”

面對(duì)氦–3供應(yīng)高度依賴有限核武庫存的困局，全球已啟動(dòng)月球開采布局，將其作為氦–3遠(yuǎn)景儲(chǔ)備的核心路徑。而近期美國明尼蘇達(dá)州陸地氦–3礦藏的發(fā)現(xiàn)，具有里程碑式的突破意義，徹底打破了優(yōu)質(zhì)氦–3礦藏僅存在于月球的傳統(tǒng)認(rèn)知。相較于月球開采、地球氦氣分離等其他路徑，該陸地礦藏路徑性價(jià)比優(yōu)勢(shì)凸顯：規(guī)模上具備可勘探、可評(píng)估的基礎(chǔ)條件，技術(shù)上擁有可落地、可突破的實(shí)現(xiàn)空間，成本上依托傳統(tǒng)技術(shù)迭代與成熟運(yùn)輸體系占據(jù)先天優(yōu)勢(shì)，未來必將吸引各國加大關(guān)注力度、加快探索步伐，成為破解氦–3供給困局的重要突破口。

（三）競(jìng)爭(zhēng)：從“資源爭(zhēng)奪”升維為“科技制高點(diǎn)”之爭(zhēng)

當(dāng)前全球氦–3資源存量緊缺、增量開發(fā)尚未落地，圍繞氦–3的角逐已從單一能源資源爭(zhēng)奪，升級(jí)為未來科技制高點(diǎn)的戰(zhàn)略博弈。氦–3扼守未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展咽喉，堪稱科技競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)略命脈，誰率先掌控氦–3產(chǎn)供主導(dǎo)權(quán)，誰就能在新一輪科技革命中搶占先機(jī)、贏得主動(dòng)。美國作為前沿技術(shù)與未來產(chǎn)業(yè)領(lǐng)跑者，已敏銳洞察氦–3戰(zhàn)略價(jià)值，搶先構(gòu)建全方位布局：在《聚變能源戰(zhàn)略》中將氦–3明確為重點(diǎn)先進(jìn)燃料研究方向；美國會(huì)參眾兩院協(xié)同推進(jìn)《聚變先進(jìn)制造業(yè)平等方案》，正推動(dòng)氦–3列入關(guān)鍵礦物清單，使其戰(zhàn)略地位比肩稀土、鎵等關(guān)鍵戰(zhàn)略材料。

四、思考與建議

我國“十五五”規(guī)劃已將量子科技、可控核聚變納入六大未來產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)布局，而氦–3作為支撐其發(fā)展的必需戰(zhàn)略資源，全球競(jìng)爭(zhēng)日趨白熱化。為此，我國必須立足長(zhǎng)遠(yuǎn)、前瞻謀劃、系統(tǒng)部署：提升戰(zhàn)略站位，明晰資源定位，將氦–3上升至國家關(guān)鍵戰(zhàn)略資源高度；強(qiáng)化勘探攻關(guān)，拓展資源來源，將氦–3勘探納入新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動(dòng)；統(tǒng)籌陸月開發(fā)，構(gòu)建多元保障體系，加快形成陸地勘探與月球開發(fā)并舉的多元供應(yīng)格局；攻堅(jiān)核心技術(shù)，打通全鏈瓶頸，突破提取、分離、儲(chǔ)運(yùn)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)技術(shù)壁壘，全面提升氦–3自主可控與穩(wěn)定供給能力，為我國未來產(chǎn)業(yè)搶占全球制高點(diǎn)筑牢資源根基、提供堅(jiān)實(shí)保障。

作者簡(jiǎn)介

張雪 國務(wù)院發(fā)展研究中心國際技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所研究五室

研究方向：能源資源領(lǐng)域戰(zhàn)略、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)前沿

研究所簡(jiǎn)介

國際技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所（IITE）成立于1985年11月，是隸屬于國務(wù)院發(fā)展研究中心的非營利性研究機(jī)構(gòu)，主要職能是研究我國經(jīng)濟(jì)、科技社會(huì)發(fā)展中的重大政策性、戰(zhàn)略性、前瞻性問題，跟蹤和分析世界科技、經(jīng)濟(jì)發(fā)展態(tài)勢(shì)，為中央和有關(guān)部委提供決策咨詢服務(wù)�！叭蚣夹g(shù)地圖”為國際技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所官方微信賬號(hào)，致力于向公眾傳遞前沿技術(shù)資訊和科技創(chuàng)新洞見。

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