हेलियम एक रासायनिक तत्व हो जसको प्रतीक He र आणविक संख्या २ छ। यो एक दुर्लभ वायुमण्डलीय ग्यास हो, रंगहीन, स्वादहीन, स्वादहीन, गैर-विषाक्त, गैर-ज्वलनशील, पानीमा थोरै मात्र घुलनशील। वायुमण्डलमा हेलियमको सांद्रता आयतन प्रतिशतको हिसाबले ५.२४ x १०-४ छ। यसमा कुनै पनि तत्वको सबैभन्दा कम उम्लने र पग्लने बिन्दु छ, र अत्यधिक चिसो अवस्थामा बाहेक ग्यासको रूपमा मात्र अवस्थित छ।

हेलियम मुख्यतया ग्यासीय वा तरल हेलियमको रूपमा ढुवानी गरिन्छ र आणविक रिएक्टरहरू, अर्धचालकहरू, लेजरहरू, प्रकाश बल्बहरू, सुपरकन्डक्टिभिटी, उपकरण, अर्धचालकहरू र फाइबर अप्टिक्स, क्रायोजेनिक, एमआरआई र अनुसन्धान र विकास प्रयोगशाला अनुसन्धानमा प्रयोग गरिन्छ।

कम तापक्रमको चिसो स्रोत

चुम्बकीय अनुनाद इमेजिङ (MRI), आणविक चुम्बकीय अनुनाद (NMR) स्पेक्ट्रोस्कोपी, सुपरकन्डक्टिङ क्वान्टम पार्टिकल एक्सेलेरेटर, लार्ज ह्याड्रन कोलाइडर, इन्टरफेरोमिटर (SQUID), इलेक्ट्रोन स्पिन अनुनाद (ESR) र सुपरकन्डक्टिङ म्याग्नेटिक इनर्जी स्टोरेज (SMES), MHD सुपरकन्डक्टिङ जेनेरेटर, सुपरकन्डक्टिङ सेन्सर, पावर ट्रान्समिशन, म्याग्लेभ ट्रान्सपोर्टेशन, मास स्पेक्ट्रोमिटर, सुपरकन्डक्टिङ चुम्बक, बलियो चुम्बकीय क्षेत्र विभाजक, फ्युजन रिएक्टरहरूको लागि कुण्डलाकार क्षेत्र सुपरकन्डक्टिङ चुम्बक र अन्य क्रायोजेनिक अनुसन्धान जस्ता क्रायोजेनिक शीतलन स्रोतहरूको लागि हेलियमलाई क्रायोजेनिक शीतलनको रूपमा प्रयोग गरिन्छ। हेलियमले क्रायोजेनिक सुपरकन्डक्टिङ सामग्री र चुम्बकहरूलाई लगभग निरपेक्ष शून्यमा शीतल पार्छ, जुन बिन्दुमा सुपरकन्डक्टरको प्रतिरोध अचानक शून्यमा झर्छ। सुपरकन्डक्टरको धेरै कम प्रतिरोधले अझ शक्तिशाली चुम्बकीय क्षेत्र सिर्जना गर्दछ। अस्पतालहरूमा प्रयोग हुने MRI उपकरणहरूको मामलामा, बलियो चुम्बकीय क्षेत्रहरूले रेडियोग्राफिक छविहरूमा थप विवरण उत्पादन गर्दछ।

हेलियमलाई सुपर कूलेन्टको रूपमा प्रयोग गरिन्छ किनभने हेलियममा सबैभन्दा कम पग्लने र उम्लने बिन्दु हुन्छ, वायुमण्डलीय चाप र ० केभीमा ठोस हुँदैन, र हेलियम रासायनिक रूपमा निष्क्रिय हुन्छ, जसले गर्दा अन्य पदार्थहरूसँग प्रतिक्रिया गर्न लगभग असम्भव हुन्छ। यसको अतिरिक्त, हेलियम २.२ केल्भिनभन्दा कममा सुपरफ्लुइड हुन्छ। अहिलेसम्म, कुनै पनि औद्योगिक अनुप्रयोगमा अद्वितीय अल्ट्रा-मोबिलिटीको शोषण गरिएको छैन। १७ केल्भिनभन्दा कम तापक्रममा, क्रायोजेनिक स्रोतमा रेफ्रिजरेन्टको रूपमा हेलियमको कुनै विकल्प छैन।

एरोनटिक्स र एस्ट्रोनटिक्स

बेलुन र हवाई जहाजहरूमा पनि हेलियम प्रयोग गरिन्छ। हेलियम हावा भन्दा हलुका हुने भएकाले, एयरशिप र बेलुनहरू हेलियमले भरिएका हुन्छन्। हेलियम ज्वलनशील नहुनुको फाइदा छ, यद्यपि हाइड्रोजन बढी उछालपूर्ण हुन्छ र झिल्लीबाट निस्कने दर कम हुन्छ। अर्को माध्यमिक प्रयोग रकेट प्रविधिमा छ, जहाँ हेलियमलाई भण्डारण ट्याङ्कीहरूमा इन्धन र अक्सिडाइजरलाई विस्थापित गर्न र रकेट इन्धन बनाउन हाइड्रोजन र अक्सिजनलाई गाढा बनाउन हानि माध्यमको रूपमा प्रयोग गरिन्छ। यसलाई प्रक्षेपण गर्नु अघि जमिन समर्थन उपकरणबाट इन्धन र अक्सिडाइजर हटाउन पनि प्रयोग गर्न सकिन्छ, र अन्तरिक्षयानमा तरल हाइड्रोजनलाई पूर्व-चिसो पार्न सक्छ। अपोलो कार्यक्रममा प्रयोग गरिएको Saturn V रकेटमा, प्रक्षेपण गर्न लगभग 370,000 घन मीटर (13 मिलियन घन फिट) हेलियम आवश्यक थियो।

पाइपलाइन चुहावट पत्ता लगाउने र पत्ता लगाउने विश्लेषण

हेलियमको अर्को औद्योगिक प्रयोग चुहावट पत्ता लगाउनु हो। चुहावट पत्ता लगाउने काम तरल पदार्थ र ग्याँसहरू भएका प्रणालीहरूमा चुहावट पत्ता लगाउन प्रयोग गरिन्छ। हेलियम हावा भन्दा तीन गुणा छिटो ठोस पदार्थहरूमा फैलिने भएकोले, उच्च-भ्याकुम उपकरणहरू (जस्तै क्रायोजेनिक ट्याङ्कहरू) र उच्च-दबाव भाँडाहरूमा चुहावट पत्ता लगाउन यसलाई ट्रेसर ग्यासको रूपमा प्रयोग गरिन्छ। वस्तुलाई एउटा चेम्बरमा राखिन्छ, जुन त्यसपछि खाली गरिन्छ र हेलियमले भरिन्छ। १०-९ mbar•L/s (१०-१० Pa•m3/s) भन्दा कम चुहावट दरमा पनि, चुहावटबाट निस्कने हेलियमलाई संवेदनशील उपकरण (एक हेलियम मास स्पेक्ट्रोमिटर) द्वारा पत्ता लगाउन सकिन्छ। मापन प्रक्रिया सामान्यतया स्वचालित हुन्छ र यसलाई हेलियम एकीकरण परीक्षण भनिन्छ। अर्को, सरल विधि भनेको प्रश्नमा रहेको वस्तुलाई हेलियमले भर्नु र ह्यान्डहेल्ड उपकरण प्रयोग गरेर म्यानुअल रूपमा चुहावट खोज्नु हो।

चुहावट पत्ता लगाउनको लागि हेलियम प्रयोग गरिन्छ किनभने यो सबैभन्दा सानो अणु हो र एक मोनाटोमिक अणु हो, त्यसैले हेलियम सजिलै चुहावट हुन्छ। चुहावट पत्ता लगाउने क्रममा हेलियम ग्यास वस्तुमा भरिन्छ, र यदि चुहावट भयो भने, हेलियम मास स्पेक्ट्रोमिटरले चुहावटको स्थान पत्ता लगाउन सक्षम हुनेछ। रकेट, इन्धन ट्याङ्की, ताप एक्सचेन्जर, ग्यास लाइन, इलेक्ट्रोनिक्स, टेलिभिजन ट्यूब र अन्य उत्पादन घटकहरूमा चुहावट पत्ता लगाउन हेलियम प्रयोग गर्न सकिन्छ। युरेनियम संवर्धन प्लान्टहरूमा चुहावट पत्ता लगाउन म्यानहट्टन परियोजनाको समयमा हेलियम प्रयोग गरेर चुहावट पत्ता लगाउन पहिलो पटक प्रयोग गरिएको थियो। चुहावट पत्ता लगाउने हेलियमलाई हाइड्रोजन, नाइट्रोजन, वा हाइड्रोजन र नाइट्रोजनको मिश्रणले प्रतिस्थापन गर्न सकिन्छ।

वेल्डिङ र धातुको काम

अन्य परमाणुहरू भन्दा उच्च आयनीकरण सम्भाव्य ऊर्जाको कारणले गर्दा आर्क वेल्डिङ र प्लाज्मा आर्क वेल्डिङमा हेलियम ग्यासलाई सुरक्षात्मक ग्यासको रूपमा प्रयोग गरिन्छ। वेल्ड वरिपरिको हेलियम ग्यासले पग्लिएको अवस्थामा धातुलाई अक्सिडाइज हुनबाट रोक्छ। हेलियमको उच्च आयनीकरण सम्भाव्य ऊर्जाले निर्माण, जहाज निर्माण र एयरोस्पेसमा प्रयोग हुने फरक धातुहरू जस्तै टाइटेनियम, जिरकोनियम, म्याग्नेसियम र एल्युमिनियम मिश्र धातुहरूको प्लाज्मा आर्क वेल्डिङलाई अनुमति दिन्छ। यद्यपि शिल्डिङ ग्यासमा रहेको हेलियमलाई आर्गन वा हाइड्रोजनले प्रतिस्थापन गर्न सकिन्छ, केही सामग्रीहरू (जस्तै टाइटेनियम हेलियम) प्लाज्मा आर्क वेल्डिङको लागि प्रतिस्थापन गर्न सकिँदैन। किनभने हेलियम एक मात्र ग्यास हो जुन उच्च तापक्रममा सुरक्षित हुन्छ।

विकासको सबैभन्दा सक्रिय क्षेत्रहरू मध्ये एक स्टेनलेस स्टील वेल्डिंग हो। हेलियम एक निष्क्रिय ग्यास हो, जसको अर्थ यो अन्य पदार्थहरूको सम्पर्कमा आउँदा कुनै रासायनिक प्रतिक्रियाहरूबाट गुज्रँदैन। यो विशेषता वेल्डिंग सुरक्षा ग्यासहरूमा विशेष गरी महत्त्वपूर्ण छ।

हेलियमले ताप राम्रोसँग सञ्चालन पनि गर्छ। त्यसैले यो सामान्यतया वेल्डहरूमा प्रयोग गरिन्छ जहाँ वेल्डको भिजेको क्षमता सुधार गर्न उच्च ताप इनपुट आवश्यक पर्दछ। हेलियम गतिको लागि पनि उपयोगी छ।

दुवै ग्याँसहरूको राम्रो गुणहरूको पूर्ण फाइदा लिनको लागि सुरक्षात्मक ग्याँस मिश्रणमा हेलियमलाई सामान्यतया फरक मात्रामा आर्गनसँग मिसाइन्छ। उदाहरणका लागि, हेलियमले वेल्डिङको समयमा फराकिलो र उथले प्रवेश मोडहरू प्रदान गर्न मद्दत गर्न सुरक्षात्मक ग्याँसको रूपमा काम गर्दछ। तर हेलियमले आर्गनले गर्ने सफाई प्रदान गर्दैन।

फलस्वरूप, धातु निर्माताहरूले प्रायः आफ्नो कार्य प्रक्रियाको एक भागको रूपमा आर्गनलाई हेलियमसँग मिसाउने विचार गर्छन्। ग्यास ढाल गरिएको धातु आर्क वेल्डिङको लागि, हेलियम/आर्गन मिश्रणमा ग्यास मिश्रणको २५% देखि ७५% सम्म हेलियम हुन सक्छ। सुरक्षात्मक ग्यास मिश्रणको संरचना समायोजन गरेर, वेल्डरले वेल्डको ताप वितरणलाई प्रभाव पार्न सक्छ, जसले गर्दा वेल्ड धातुको क्रस सेक्सनको आकार र वेल्डिङ गतिमा असर पर्छ।

इलेक्ट्रोनिक अर्धचालक उद्योग

एक निष्क्रिय ग्यासको रूपमा, हेलियम यति स्थिर छ कि यसले अन्य कुनै पनि तत्वहरूसँग प्रतिक्रिया गर्न सक्दैन। यो गुणले यसलाई आर्क वेल्डिंगमा ढालको रूपमा प्रयोग गर्दछ (हावामा अक्सिजनको दूषितता रोक्न)। हेलियममा अन्य महत्वपूर्ण अनुप्रयोगहरू पनि छन्, जस्तै अर्धचालक र अप्टिकल फाइबर निर्माण। यसको अतिरिक्त, यसले रक्तप्रवाहमा नाइट्रोजन बुलबुलेको गठन रोक्न गहिरो डाइभिङमा नाइट्रोजनलाई प्रतिस्थापन गर्न सक्छ, जसले गर्दा डाइभिङ रोगबाट बच्न सकिन्छ।

विश्वव्यापी हेलियम बिक्री मात्रा (२०१६-२०२७)

२०२० मा विश्वव्यापी हेलियम बजार १८२५.३७ मिलियन अमेरिकी डलर पुगेको थियो र २०२७ मा २७४२.०४ मिलियन अमेरिकी डलर पुग्ने अपेक्षा गरिएको छ, जसको चक्रवृद्धि वार्षिक वृद्धि दर (CAGR) ५.६५% (२०२१-२०२७) हुनेछ। आगामी वर्षहरूमा उद्योगमा ठूलो अनिश्चितता छ। यस पत्रमा २०२१-२०२७ को लागि पूर्वानुमान तथ्याङ्क विगत केही वर्षको ऐतिहासिक विकास, उद्योग विशेषज्ञहरूको राय र यस पत्रमा विश्लेषकहरूको रायमा आधारित छ।

हेलियम उद्योग अत्यधिक केन्द्रित छ, प्राकृतिक स्रोतहरूबाट प्राप्त हुन्छ, र यसका सीमित विश्वव्यापी उत्पादकहरू छन्, मुख्यतया संयुक्त राज्य अमेरिका, रूस, कतार र अल्जेरियामा। विश्वमा, उपभोक्ता क्षेत्र संयुक्त राज्य अमेरिका, चीन र युरोप आदिमा केन्द्रित छ। संयुक्त राज्य अमेरिकाको उद्योगमा लामो इतिहास र अटल स्थान छ।

धेरै कम्पनीहरूका धेरै कारखानाहरू छन्, तर तिनीहरू सामान्यतया आफ्नो लक्षित उपभोक्ता बजारको नजिक हुँदैनन्। त्यसैले, उत्पादनको ढुवानी लागत उच्च हुन्छ।

पहिलो पाँच वर्षदेखि, उत्पादन धेरै ढिलो गतिमा बढेको छ। हेलियम एक गैर-नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत हो, र यसको निरन्तर प्रयोग सुनिश्चित गर्न उत्पादक देशहरूमा नीतिहरू छन्। कतिपयले भविष्यमा हेलियम समाप्त हुने भविष्यवाणी गर्छन्।

यस उद्योगमा आयात र निर्यातको अनुपात उच्च छ। लगभग सबै देशहरूले हेलियम प्रयोग गर्छन्, तर थोरै देशहरूसँग मात्र हेलियम भण्डार छ।

हेलियमको प्रयोगको विस्तृत दायरा छ र यो धेरै भन्दा धेरै क्षेत्रहरूमा उपलब्ध हुनेछ। प्राकृतिक स्रोतहरूको अभावलाई ध्यानमा राख्दै, भविष्यमा हेलियमको माग बढ्ने सम्भावना छ, उपयुक्त विकल्पहरूको आवश्यकता पर्दछ। हेलियमको मूल्य २०२१ देखि २०२६ सम्म, $१३.५३ / घनमिटर (२०२०) बाट $१९.०९ / घनमिटर (२०२७) सम्म बढ्ने अपेक्षा गरिएको छ।

अर्थतन्त्र र नीतिले उद्योगलाई असर गर्छ। विश्वव्यापी अर्थतन्त्रमा सुधार हुँदै जाँदा, वातावरणीय मापदण्ड सुधार गर्ने बारेमा धेरै भन्दा धेरै मानिसहरू चिन्तित छन्, विशेष गरी ठूलो जनसंख्या र द्रुत आर्थिक वृद्धि भएका अविकसित क्षेत्रहरूमा, हेलियमको माग बढ्नेछ।

हाल, प्रमुख विश्वव्यापी उत्पादकहरूमा रासगास, लिन्डे ग्रुप, एयर केमिकल, एक्सोनमोबिल, एयर लिक्विड (डीजेड) र ग्याजप्रोम (आरयू) आदि समावेश छन्। २०२० मा, शीर्ष ६ निर्माताहरूको बिक्री हिस्सा ७४% भन्दा बढी हुनेछ। आगामी केही वर्षहरूमा उद्योगमा प्रतिस्पर्धा अझ तीव्र हुने अपेक्षा गरिएको छ।

HL क्रायोजेनिक उपकरण

तरल हेलियम स्रोतहरूको अभाव र बढ्दो मूल्यका कारण, यसको प्रयोग र ढुवानी प्रक्रियामा तरल हेलियमको नोक्सान र पुन: प्राप्ति कम गर्नु महत्त्वपूर्ण छ।

१९९२ मा स्थापना भएको HL क्रायोजेनिक उपकरण HL क्रायोजेनिक उपकरण कम्पनी क्रायोजेनिक उपकरण कं, लिमिटेडसँग सम्बद्ध ब्रान्ड हो। HL क्रायोजेनिक उपकरण ग्राहकहरूको विभिन्न आवश्यकताहरू पूरा गर्न उच्च भ्याकुम इन्सुलेटेड क्रायोजेनिक पाइपिङ प्रणाली र सम्बन्धित समर्थन उपकरणको डिजाइन र निर्माण गर्न प्रतिबद्ध छ। भ्याकुम इन्सुलेटेड पाइप र फ्लेक्सिबल होज उच्च भ्याकुम र बहु-तह बहु-स्क्रिन विशेष इन्सुलेटेड सामग्रीहरूमा निर्माण गरिन्छ, र अत्यन्तै कडा प्राविधिक उपचार र उच्च भ्याकुम उपचारको श्रृंखलाबाट गुज्रन्छ, जुन तरल अक्सिजन, तरल नाइट्रोजन, तरल आर्गन, तरल हाइड्रोजन, तरल हेलियम, तरल इथिलीन ग्यास LEG र तरल प्रकृति ग्यास LNG स्थानान्तरणको लागि प्रयोग गरिन्छ।

एचएल क्रायोजेनिक उपकरण कम्पनीमा भ्याकुम ज्याकेटेड पाइप, भ्याकुम ज्याकेटेड होज, भ्याकुम ज्याकेटेड भल्भ र फेज सेपरेटरको उत्पादन श्रृंखला, जुन अत्यन्तै कडा प्राविधिक उपचारहरूको श्रृंखलाबाट गुज्रिएको छ, तरल अक्सिजन, तरल नाइट्रोजन, तरल आर्गन, तरल हाइड्रोजन, तरल हेलियम, एलईजी र एलएनजी स्थानान्तरणको लागि प्रयोग गरिन्छ, र यी उत्पादनहरू हावा विभाजन, ग्यास, उड्डयन, इलेक्ट्रोनिक्स, सुपरकन्डक्टर, चिप्स, स्वचालन संयोजन, खाद्य र पेय पदार्थ, फार्मेसी, अस्पताल, बायोबैंक, रबर, नयाँ सामग्री निर्माण रासायनिक इन्जिनियरिङ, फलाम र स्टील, र वैज्ञानिक अनुसन्धान आदि उद्योगहरूमा क्रायोजेनिक उपकरणहरू (जस्तै क्रायोजेनिक ट्याङ्क, देवर र कोल्डबक्स आदि) को लागि सेवा गरिन्छ।

एचएल क्रायोजेनिक उपकरण कम्पनी लिन्डे, एयर लिक्विड, एयर प्रोडक्ट्स (एपी), प्राक्सएयर, मेसर, बीओसी, इवातानी, र हांग्जो अक्सिजन प्लान्ट ग्रुप (हांग्याङ) आदिको योग्य आपूर्तिकर्ता/विक्रेता बनेको छ।