हेलियम हे He चे चिन्ह आणि अणुक्रमांक २ असलेले एक रासायनिक घटक आहे. हा एक दुर्मिळ वातावरणीय वायू आहे, रंगहीन, चव नसलेला, चव नसलेला, विषारी नसलेला, ज्वलनशील नसलेला, पाण्यात फक्त थोडासा विरघळणारा. वातावरणात हेलियमचे प्रमाण आकारमानाच्या टक्केवारीनुसार 5.24 x 10-4 आहे. कोणत्याही घटकाच्या तुलनेत त्याचे सर्वात कमी उकळण्याचे आणि वितळण्याचे बिंदू आहेत आणि ते अत्यंत थंड परिस्थितीत वगळता केवळ वायू म्हणून अस्तित्वात आहे.

हेलियम प्रामुख्याने वायू किंवा द्रव हीलियम म्हणून वाहून नेले जाते आणि ते अणुभट्ट्या, अर्धवाहक, लेसर, प्रकाश बल्ब, सुपरकंडक्टिव्हिटी, उपकरणे, अर्धवाहक आणि फायबर ऑप्टिक्स, क्रायोजेनिक, एमआरआय आणि संशोधन आणि विकास प्रयोगशाळेतील संशोधनात वापरले जाते.

कमी तापमानाचा थंड स्रोत

चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (MRI), न्यूक्लियर मॅग्नेटिक रेझोनान्स (NMR) स्पेक्ट्रोस्कोपी, सुपरकंडक्टिंग क्वांटम पार्टिकल अॅक्सिलरेटर, लार्ज हॅड्रॉन कोलायडर, इंटरफेरोमीटर (SQUID), इलेक्ट्रॉन स्पिन रेझोनान्स (ESR) आणि सुपरकंडक्टिंग मॅग्नेटिक एनर्जी स्टोरेज (SMES), MHD सुपरकंडक्टिंग जनरेटर, सुपरकंडक्टिंग सेन्सर, पॉवर ट्रान्समिशन, मॅग्लेव्ह ट्रान्सपोर्टेशन, मास स्पेक्ट्रोमीटर, सुपरकंडक्टिंग मॅग्नेट, स्ट्रॉंग मॅग्नेटिक फील्ड सेपरेटर, फ्यूजन रिअॅक्टर्ससाठी कंकणाकृती फील्ड सुपरकंडक्टिंग मॅग्नेट आणि इतर क्रायोजेनिक संशोधन यासारख्या क्रायोजेनिक कूलिंग स्रोतांसाठी क्रायोजेनिक शीतलक म्हणून हेलियमचा वापर केला जातो. हेलियम क्रायोजेनिक सुपरकंडक्टिंग मटेरियल आणि मॅग्नेट जवळजवळ निरपेक्ष शून्यावर थंड करते, ज्या वेळी सुपरकंडक्टरचा प्रतिकार अचानक शून्यावर येतो. सुपरकंडक्टरचा खूप कमी प्रतिकार अधिक शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्र तयार करतो. रुग्णालयांमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या MRI उपकरणांच्या बाबतीत, मजबूत चुंबकीय क्षेत्र रेडिओग्राफिक प्रतिमांमध्ये अधिक तपशील तयार करतात.

हेलियमचा वापर सुपर कूलंट म्हणून केला जातो कारण हेलियमचे वितळण्याचे आणि उकळण्याचे बिंदू सर्वात कमी असतात, ते वातावरणीय दाब आणि 0 केल्विनवर घट्ट होत नाही आणि हेलियम रासायनिकदृष्ट्या निष्क्रिय असते, ज्यामुळे इतर पदार्थांशी प्रतिक्रिया देणे जवळजवळ अशक्य होते. याव्यतिरिक्त, हेलियम 2.2 केल्विनपेक्षा कमी तापमानात अतिप्रवाह बनते. आतापर्यंत, कोणत्याही औद्योगिक अनुप्रयोगात या अद्वितीय अल्ट्रा-मोबिलिटीचा वापर केला गेला नाही. 17 केल्विनपेक्षा कमी तापमानात, क्रायोजेनिक स्रोतामध्ये रेफ्रिजरंट म्हणून हेलियमचा पर्याय नाही.

वैमानिकी आणि अंतराळविज्ञान

हेलियमचा वापर फुगे आणि विमानांमध्ये देखील केला जातो. हेलियम हवेपेक्षा हलके असल्याने, हवाई जहाजे आणि फुगे हेलियमने भरलेले असतात. हेलियम ज्वलनशील नसण्याचा फायदा आहे, जरी हायड्रोजन अधिक उफाळलेला असतो आणि पडद्यातून बाहेर पडण्याचा दर कमी असतो. दुसरा दुय्यम वापर रॉकेट तंत्रज्ञानात आहे, जिथे हेलियमचा वापर स्टोरेज टाक्यांमध्ये इंधन आणि ऑक्सिडायझर विस्थापित करण्यासाठी आणि रॉकेट इंधन तयार करण्यासाठी हायड्रोजन आणि ऑक्सिजनचे घनीकरण करण्यासाठी नुकसान माध्यम म्हणून केला जातो. प्रक्षेपणापूर्वी जमिनीवरील समर्थन उपकरणांमधून इंधन आणि ऑक्सिडायझर काढून टाकण्यासाठी देखील याचा वापर केला जाऊ शकतो आणि अंतराळयानात द्रव हायड्रोजन पूर्व-थंड करू शकतो. अपोलो कार्यक्रमात वापरल्या जाणाऱ्या सॅटर्न व्ही रॉकेटमध्ये, प्रक्षेपणासाठी सुमारे 370,000 घनमीटर (13 दशलक्ष घनफूट) हेलियमची आवश्यकता होती.

पाइपलाइन गळती शोधणे आणि शोध विश्लेषण

हेलियमचा आणखी एक औद्योगिक वापर म्हणजे गळती शोधणे. द्रव आणि वायू असलेल्या प्रणालींमध्ये गळती शोधण्यासाठी गळती शोधण्याचा वापर केला जातो. हेलियम हवेपेक्षा तीन पट वेगाने घन पदार्थांमधून पसरतो, त्यामुळे उच्च-व्हॅक्यूम उपकरणे (जसे की क्रायोजेनिक टाक्या) आणि उच्च-दाब वाहिन्यांमध्ये गळती शोधण्यासाठी ट्रेसर गॅस म्हणून वापरला जातो. वस्तू एका चेंबरमध्ये ठेवली जाते, जी नंतर रिकामी केली जाते आणि हेलियमने भरली जाते. १०-९ एमबार•एल/से (१०-१० पा•मी३/से) इतक्या कमी गळती दराने देखील, गळतीतून बाहेर पडणारे हेलियम एका संवेदनशील उपकरणाद्वारे (हीलियम मास स्पेक्ट्रोमीटर) शोधले जाऊ शकते. मापन प्रक्रिया सहसा स्वयंचलित असते आणि त्याला हेलियम इंटिग्रेशन टेस्ट म्हणतात. दुसरी, सोपी पद्धत म्हणजे प्रश्नातील वस्तू हीलियमने भरणे आणि हाताने वापरलेल्या उपकरणाचा वापर करून गळती मॅन्युअली शोधणे.

गळती शोधण्यासाठी हेलियमचा वापर केला जातो कारण तो सर्वात लहान रेणू आहे आणि एक मोनॅटॉमिक रेणू आहे, त्यामुळे हेलियम सहजपणे गळती होते. गळती शोधताना हेलियम वायू वस्तूमध्ये भरला जातो आणि जर गळती झाली तर हेलियम मास स्पेक्ट्रोमीटर गळतीचे स्थान शोधण्यास सक्षम असेल. रॉकेट, इंधन टाक्या, उष्णता एक्सचेंजर, गॅस लाईन्स, इलेक्ट्रॉनिक्स, टेलिव्हिजन ट्यूब आणि इतर उत्पादन घटकांमधील गळती शोधण्यासाठी हेलियमचा वापर केला जाऊ शकतो. युरेनियम समृद्धीकरण संयंत्रांमध्ये गळती शोधण्यासाठी मॅनहॅटन प्रकल्पादरम्यान हेलियम वापरून गळती शोधण्याचा वापर प्रथम करण्यात आला. गळती शोध हेलियम हायड्रोजन, नायट्रोजन किंवा हायड्रोजन आणि नायट्रोजनच्या मिश्रणाने बदलता येते.

वेल्डिंग आणि धातूचे काम

हेलियम वायूचा वापर आर्क वेल्डिंग आणि प्लाझ्मा आर्क वेल्डिंगमध्ये संरक्षक वायू म्हणून केला जातो कारण त्याची आयनीकरण संभाव्य ऊर्जा इतर अणूंपेक्षा जास्त असते. वेल्डभोवती असलेले हेलियम वायू धातूला वितळलेल्या अवस्थेत ऑक्सिडायझेशन होण्यापासून रोखते. हेलियमची उच्च आयनीकरण संभाव्य ऊर्जा टायटॅनियम, झिरकोनियम, मॅग्नेशियम आणि अॅल्युमिनियम मिश्र धातुंसारख्या बांधकाम, जहाजबांधणी आणि अवकाशात वापरल्या जाणाऱ्या वेगवेगळ्या धातूंचे प्लाझ्मा आर्क वेल्डिंग करण्यास अनुमती देते. जरी शिल्डिंग वायूमधील हेलियम आर्गॉन किंवा हायड्रोजनने बदलता येते, परंतु प्लाझ्मा आर्क वेल्डिंगसाठी काही पदार्थ (जसे की टायटॅनियम हेलियम) बदलता येत नाहीत. कारण हेलियम हा एकमेव वायू आहे जो उच्च तापमानात सुरक्षित असतो.

विकासाच्या सर्वात सक्रिय क्षेत्रांपैकी एक म्हणजे स्टेनलेस स्टील वेल्डिंग. हेलियम हा एक निष्क्रिय वायू आहे, याचा अर्थ असा की इतर पदार्थांच्या संपर्कात आल्यावर त्यावर कोणत्याही रासायनिक प्रतिक्रिया येत नाहीत. वेल्डिंग संरक्षण वायूंमध्ये हे वैशिष्ट्य विशेषतः महत्वाचे आहे.

हेलियम देखील उष्णता चांगल्या प्रकारे चालवते. म्हणूनच ते सामान्यतः वेल्डमध्ये वापरले जाते जिथे वेल्डची ओलेपणा सुधारण्यासाठी जास्त उष्णता इनपुट आवश्यक असते. हेलियम गतीसाठी देखील उपयुक्त आहे.

दोन्ही वायूंच्या चांगल्या गुणधर्मांचा पूर्ण फायदा घेण्यासाठी संरक्षक वायू मिश्रणात हेलियम सहसा वेगवेगळ्या प्रमाणात आर्गॉनमध्ये मिसळले जाते. उदाहरणार्थ, हेलियम वेल्डिंग दरम्यान विस्तीर्ण आणि उथळ प्रवेश प्रदान करण्यासाठी संरक्षक वायू म्हणून काम करते. परंतु हेलियम आर्गॉनसारखी स्वच्छता प्रदान करत नाही.

परिणामी, धातू उत्पादक त्यांच्या कामकाजाच्या प्रक्रियेचा भाग म्हणून अनेकदा आर्गॉन आणि हेलियम मिसळण्याचा विचार करतात. गॅस शील्डेड मेटल आर्क वेल्डिंगसाठी, हेलियम/आर्गॉन मिश्रणातील वायू मिश्रणाच्या २५% ते ७५% हेलियम असू शकते. संरक्षक वायू मिश्रणाची रचना समायोजित करून, वेल्डर वेल्डच्या उष्णता वितरणावर प्रभाव टाकू शकतो, ज्यामुळे वेल्ड धातूच्या क्रॉस सेक्शनचा आकार आणि वेल्डिंग गती प्रभावित होते.

इलेक्ट्रॉनिक सेमीकंडक्टर उद्योग

एक निष्क्रिय वायू म्हणून, हेलियम इतका स्थिर आहे की तो इतर कोणत्याही घटकांशी फारसा प्रतिक्रिया देत नाही. या गुणधर्मामुळे ते आर्क वेल्डिंगमध्ये ढाल म्हणून वापरले जाते (हवेतील ऑक्सिजनचे दूषितीकरण रोखण्यासाठी). हेलियमचे इतर महत्त्वाचे उपयोग देखील आहेत, जसे की सेमीकंडक्टर आणि ऑप्टिकल फायबर उत्पादन. याव्यतिरिक्त, ते रक्तप्रवाहात नायट्रोजन बुडबुडे तयार होण्यापासून रोखण्यासाठी खोलवर डायव्हिंगमध्ये नायट्रोजनची जागा घेऊ शकते, ज्यामुळे डायव्हिंग आजार टाळता येतो.

जागतिक हेलियम विक्री खंड (२०१६-२०२७)

२०२० मध्ये जागतिक हेलियम बाजारपेठ १८२५.३७ दशलक्ष अमेरिकन डॉलर्सपर्यंत पोहोचली आणि २०२७ मध्ये ती २७४२.०४ दशलक्ष अमेरिकन डॉलर्सपर्यंत पोहोचण्याची अपेक्षा आहे, ज्याचा चक्रवाढ वार्षिक विकास दर (CAGR) ५.६५% (२०२१-२०२७) आहे. येत्या काळात उद्योगात मोठी अनिश्चितता आहे. या पेपरमध्ये २०२१-२०२७ साठीचा अंदाज डेटा गेल्या काही वर्षांच्या ऐतिहासिक विकासावर, उद्योग तज्ञांच्या मतांवर आणि या पेपरमधील विश्लेषकांच्या मतांवर आधारित आहे.

हीलियम उद्योग हा अत्यंत केंद्रित आहे, नैसर्गिक संसाधनांमधून मिळवला जातो आणि त्याचे मर्यादित जागतिक उत्पादक आहेत, प्रामुख्याने अमेरिका, रशिया, कतार आणि अल्जेरियामध्ये. जगात, ग्राहक क्षेत्र अमेरिका, चीन आणि युरोप इत्यादी ठिकाणी केंद्रित आहे. अमेरिकेचा या उद्योगात दीर्घ इतिहास आणि अढळ स्थान आहे.

अनेक कंपन्यांचे अनेक कारखाने असतात, परंतु ते सहसा त्यांच्या लक्ष्यित ग्राहक बाजारपेठांच्या जवळ नसतात. त्यामुळे, उत्पादनाचा वाहतूक खर्च जास्त असतो.

पहिल्या पाच वर्षांपासून, उत्पादन खूपच मंद गतीने वाढले आहे. हेलियम हा एक अपारंपरिक ऊर्जा स्रोत आहे आणि त्याचा वापर चालू ठेवण्यासाठी उत्पादक देशांमध्ये धोरणे आहेत. काहींचा असा अंदाज आहे की भविष्यात हेलियम संपेल.

या उद्योगात आयात आणि निर्यातीचे प्रमाण जास्त आहे. जवळजवळ सर्व देश हेलियम वापरतात, परंतु काही देशांमध्येच हेलियमचे साठे आहेत.

हेलियमचे विस्तृत उपयोग आहेत आणि ते अधिकाधिक क्षेत्रात उपलब्ध होतील. नैसर्गिक संसाधनांच्या कमतरतेमुळे, भविष्यात हेलियमची मागणी वाढण्याची शक्यता आहे, त्यासाठी योग्य पर्यायांची आवश्यकता आहे. २०२१ ते २०२६ पर्यंत हेलियमच्या किमती $१३.५३ / घनमीटर (२०२०) वरून $१९.०९ / घनमीटर (२०२७) पर्यंत वाढण्याची अपेक्षा आहे.

अर्थशास्त्र आणि धोरणांमुळे उद्योगावर परिणाम होतो. जागतिक अर्थव्यवस्था जसजशी सुधारत आहे तसतसे अधिकाधिक लोक पर्यावरणीय मानके सुधारण्याबद्दल चिंतित आहेत, विशेषतः मोठ्या लोकसंख्या आणि जलद आर्थिक वाढीसह अविकसित प्रदेशांमध्ये, हेलियमची मागणी वाढेल.

सध्या, प्रमुख जागतिक उत्पादकांमध्ये रासगास, लिंडे ग्रुप, एअर केमिकल, एक्सॉनमोबिल, एअर लिक्विड (डीझेड) आणि गॅझप्रॉम (आरयू) इत्यादींचा समावेश आहे. २०२० मध्ये, टॉप ६ उत्पादकांचा विक्री हिस्सा ७४% पेक्षा जास्त होईल. पुढील काही वर्षांत उद्योगातील स्पर्धा अधिक तीव्र होईल अशी अपेक्षा आहे.

एचएल क्रायोजेनिक उपकरणे

द्रव हेलियम संसाधनांच्या कमतरतेमुळे आणि वाढत्या किमतीमुळे, द्रव हेलियमचा वापर आणि वाहतूक प्रक्रियेत होणारा तोटा आणि पुनर्प्राप्ती कमी करणे महत्वाचे आहे.

१९९२ मध्ये स्थापन झालेला एचएल क्रायोजेनिक इक्विपमेंट हा एचएल क्रायोजेनिक इक्विपमेंट कंपनी क्रायोजेनिक इक्विपमेंट कंपनी लिमिटेडशी संलग्न ब्रँड आहे. एचएल क्रायोजेनिक इक्विपमेंट ग्राहकांच्या विविध गरजा पूर्ण करण्यासाठी हाय व्हॅक्यूम इन्सुलेटेड क्रायोजेनिक पाइपिंग सिस्टम आणि संबंधित सपोर्ट इक्विपमेंटच्या डिझाइन आणि निर्मितीसाठी वचनबद्ध आहे. व्हॅक्यूम इन्सुलेटेड पाईप आणि फ्लेक्सिबल होज हे हाय व्हॅक्यूम आणि मल्टी-लेयर मल्टी-स्क्रीन स्पेशल इन्सुलेटेड मटेरियलमध्ये बनवले जातात आणि अत्यंत कठोर तांत्रिक उपचार आणि उच्च व्हॅक्यूम ट्रीटमेंटच्या मालिकेतून जातात, ज्याचा वापर द्रव ऑक्सिजन, द्रव नायट्रोजन, द्रव आर्गॉन, द्रव हायड्रोजन, द्रव हेलियम, द्रवीभूत इथिलीन वायू एलईजी आणि द्रवीभूत निसर्ग वायू एलएनजी हस्तांतरित करण्यासाठी केला जातो.

एचएल क्रायोजेनिक इक्विपमेंट कंपनीमधील व्हॅक्यूम जॅकेटेड पाईप, व्हॅक्यूम जॅकेटेड होज, व्हॅक्यूम जॅकेटेड व्हॉल्व्ह आणि फेज सेपरेटर या उत्पादन मालिकेचा वापर अत्यंत कठोर तांत्रिक उपचारांच्या मालिकेतून केला जातो. त्यांचा वापर द्रव ऑक्सिजन, द्रव नायट्रोजन, द्रव आर्गॉन, द्रव हायड्रोजन, द्रव हेलियम, एलईजी आणि एलएनजीच्या हस्तांतरणासाठी केला जातो आणि ही उत्पादने हवा वेगळे करणे, वायू, विमानचालन, इलेक्ट्रॉनिक्स, सुपरकंडक्टर, चिप्स, ऑटोमेशन असेंब्ली, अन्न आणि पेये, फार्मसी, हॉस्पिटल, बायोबँक, रबर, नवीन साहित्य निर्मिती रासायनिक अभियांत्रिकी, लोखंड आणि स्टील आणि वैज्ञानिक संशोधन इत्यादी उद्योगांमध्ये क्रायोजेनिक उपकरणांसाठी (उदा. क्रायोजेनिक टाक्या, देवर्स आणि कोल्डबॉक्स इ.) सर्व्हिस केली जातात.

एचएल क्रायोजेनिक इक्विपमेंट कंपनी लिंडे, एअर लिक्विड, एअर प्रॉडक्ट्स (एपी), प्रॅक्सएअर, मेसर, बीओसी, इवातानी आणि हांग्झो ऑक्सिजन प्लांट ग्रुप (हांगयांग) इत्यादींची पात्र पुरवठादार/विक्रेता बनली आहे.