हीलियम एक रासायनिक तत्व है जिसका प्रतीक He और परमाणु क्रमांक 2 है। यह एक दुर्लभ वायुमंडलीय गैस है, जो रंगहीन, बेस्वाद, बेस्वाद, गैर विषैली, गैर-ज्वलनशील, पानी में थोड़ा घुलनशील है। वायुमंडल में हीलियम की सांद्रता आयतन प्रतिशत के हिसाब से 5.24 x 10-4 है। इसमें किसी भी तत्व का क्वथनांक और गलनांक सबसे कम होता है, और अत्यधिक ठंडी परिस्थितियों को छोड़कर, यह केवल गैस के रूप में मौजूद होता है।

हीलियम को मुख्य रूप से गैसीय या तरल हीलियम के रूप में ले जाया जाता है और इसका उपयोग परमाणु रिएक्टर, अर्धचालक, लेजर, प्रकाश बल्ब, सुपरकंडक्टिविटी, उपकरण, अर्धचालक और फाइबर ऑप्टिक्स, क्रायोजेनिक, एमआरआई और आर एंड डी प्रयोगशाला अनुसंधान में किया जाता है।

निम्न तापमान वाला शीत स्रोत

हीलियम का उपयोग क्रायोजेनिक शीतलन स्रोतों के लिए क्रायोजेनिक शीतलक के रूप में किया जाता है, जैसे चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई), परमाणु चुंबकीय अनुनाद (एनएमआर) स्पेक्ट्रोस्कोपी, सुपरकंडक्टिंग क्वांटम कण त्वरक, बड़े हैड्रॉन कोलाइडर, इंटरफेरोमीटर (एसक्यूआईडी), इलेक्ट्रॉन स्पिन अनुनाद (ईएसआर) और सुपरकंडक्टिंग मैग्नेटिक एनर्जी स्टोरेज (एसएमईएस), एमएचडी सुपरकंडक्टिंग जनरेटर, सुपरकंडक्टिंग सेंसर, पावर ट्रांसमिशन, मैग्लेव ट्रांसपोर्टेशन, मास स्पेक्ट्रोमीटर, सुपरकंडक्टिंग चुंबक, मजबूत चुंबकीय क्षेत्र विभाजक, फ्यूजन रिएक्टरों और अन्य क्रायोजेनिक अनुसंधान के लिए कुंडलाकार क्षेत्र सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट। हीलियम क्रायोजेनिक सुपरकंडक्टिंग सामग्रियों और मैग्नेट को पूर्ण शून्य के करीब ठंडा कर देता है, जिस बिंदु पर सुपरकंडक्टर का प्रतिरोध अचानक शून्य हो जाता है। सुपरकंडक्टर का बहुत कम प्रतिरोध अधिक शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्र बनाता है। अस्पतालों में उपयोग किए जाने वाले एमआरआई उपकरणों के मामले में, मजबूत चुंबकीय क्षेत्र रेडियोग्राफिक छवियों में अधिक विवरण उत्पन्न करते हैं।

हीलियम का उपयोग सुपर कूलेंट के रूप में किया जाता है क्योंकि हीलियम का गलनांक और क्वथनांक सबसे कम होता है, यह वायुमंडलीय दबाव और 0 K पर जमता नहीं है, और हीलियम रासायनिक रूप से निष्क्रिय है, जिससे अन्य पदार्थों के साथ प्रतिक्रिया करना लगभग असंभव हो जाता है। इसके अलावा, हीलियम 2.2 केल्विन से नीचे सुपरफ्लुइड बन जाता है। अब तक, किसी भी औद्योगिक अनुप्रयोग में अद्वितीय अल्ट्रा-गतिशीलता का उपयोग नहीं किया गया है। 17 केल्विन से नीचे के तापमान पर, क्रायोजेनिक स्रोत में रेफ्रिजरेंट के रूप में हीलियम का कोई विकल्प नहीं है।

वैमानिकी और अंतरिक्षयानिकी

हीलियम का उपयोग गुब्बारों और हवाई जहाजों में भी किया जाता है। क्योंकि हीलियम हवा से हल्का होता है, हवाई जहाज और गुब्बारे हीलियम से भरे होते हैं। हीलियम को गैर-ज्वलनशील होने का लाभ है, हालांकि हाइड्रोजन अधिक उत्प्लावनशील है और झिल्ली से निकलने की दर कम है। एक अन्य माध्यमिक उपयोग रॉकेट प्रौद्योगिकी में है, जहां भंडारण टैंकों में ईंधन और ऑक्सीडाइज़र को विस्थापित करने और रॉकेट ईंधन बनाने के लिए हाइड्रोजन और ऑक्सीजन को संघनित करने के लिए हीलियम का उपयोग हानि माध्यम के रूप में किया जाता है। इसका उपयोग लॉन्च से पहले ग्राउंड सपोर्ट उपकरण से ईंधन और ऑक्सीडाइज़र को हटाने के लिए भी किया जा सकता है, और अंतरिक्ष यान में तरल हाइड्रोजन को पहले से ठंडा किया जा सकता है। अपोलो कार्यक्रम में प्रयुक्त सैटर्न वी रॉकेट को लॉन्च करने के लिए लगभग 370,000 क्यूबिक मीटर (13 मिलियन क्यूबिक फीट) हीलियम की आवश्यकता थी।

पाइपलाइन रिसाव का पता लगाना और उसका पता लगाना विश्लेषण

हीलियम का एक अन्य औद्योगिक उपयोग रिसाव का पता लगाना है। रिसाव का पता लगाने का उपयोग तरल पदार्थ और गैसों वाले सिस्टम में लीक का पता लगाने के लिए किया जाता है। क्योंकि हीलियम ठोस पदार्थों के माध्यम से हवा की तुलना में तीन गुना तेजी से फैलता है, इसका उपयोग उच्च-वैक्यूम उपकरण (जैसे क्रायोजेनिक टैंक) और उच्च दबाव वाले जहाजों में लीक का पता लगाने के लिए ट्रेसर गैस के रूप में किया जाता है। वस्तु को एक कक्ष में रखा जाता है, जिसे फिर खाली कर दिया जाता है और हीलियम से भर दिया जाता है। यहां तक ​​कि 10-9 mbar•L/s (10-10 Pa•m3/s) जितनी कम रिसाव दर पर भी, रिसाव के माध्यम से निकलने वाली हीलियम का पता एक संवेदनशील उपकरण (एक हीलियम मास स्पेक्ट्रोमीटर) द्वारा लगाया जा सकता है। माप प्रक्रिया आमतौर पर स्वचालित होती है और इसे हीलियम एकीकरण परीक्षण कहा जाता है। एक और, सरल तरीका यह है कि संबंधित वस्तु को हीलियम से भरें और एक हैंडहेल्ड डिवाइस का उपयोग करके मैन्युअल रूप से लीक की खोज करें।

रिसाव का पता लगाने के लिए हीलियम का उपयोग किया जाता है क्योंकि यह सबसे छोटा अणु है और एक मोनोएटोमिक अणु है, इसलिए हीलियम आसानी से लीक हो जाता है। रिसाव का पता लगाने के दौरान वस्तु में हीलियम गैस भरी जाती है, और यदि रिसाव होता है, तो हीलियम मास स्पेक्ट्रोमीटर रिसाव के स्थान का पता लगाने में सक्षम होगा। हीलियम का उपयोग रॉकेट, ईंधन टैंक, हीट एक्सचेंजर्स, गैस लाइनों, इलेक्ट्रॉनिक्स, टेलीविजन ट्यूब और अन्य विनिर्माण घटकों में लीक का पता लगाने के लिए किया जा सकता है। हीलियम का उपयोग करके रिसाव का पता लगाने का उपयोग पहली बार मैनहट्टन परियोजना के दौरान यूरेनियम संवर्धन संयंत्रों में रिसाव का पता लगाने के लिए किया गया था। रिसाव का पता लगाने वाली हीलियम को हाइड्रोजन, नाइट्रोजन या हाइड्रोजन और नाइट्रोजन के मिश्रण से बदला जा सकता है।

वेल्डिंग और धातु कार्य

अन्य परमाणुओं की तुलना में इसकी उच्च आयनीकरण संभावित ऊर्जा के कारण हीलियम गैस का उपयोग आर्क वेल्डिंग और प्लाज्मा आर्क वेल्डिंग में एक सुरक्षात्मक गैस के रूप में किया जाता है। वेल्ड के चारों ओर हीलियम गैस धातु को पिघली हुई अवस्था में ऑक्सीकरण होने से रोकती है। हीलियम की उच्च आयनीकरण संभावित ऊर्जा निर्माण, जहाज निर्माण और एयरोस्पेस में उपयोग की जाने वाली असमान धातुओं, जैसे टाइटेनियम, ज़िरकोनियम, मैग्नीशियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के प्लाज्मा आर्क वेल्डिंग की अनुमति देती है। यद्यपि परिरक्षण गैस में हीलियम को आर्गन या हाइड्रोजन द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है, कुछ सामग्रियों (जैसे टाइटेनियम हीलियम) को प्लाज्मा आर्क वेल्डिंग के लिए प्रतिस्थापित नहीं किया जा सकता है। क्योंकि हीलियम एकमात्र ऐसी गैस है जो उच्च तापमान पर सुरक्षित रहती है।

विकास के सबसे सक्रिय क्षेत्रों में से एक स्टेनलेस स्टील वेल्डिंग है। हीलियम एक अक्रिय गैस है, जिसका अर्थ है कि यह अन्य पदार्थों के संपर्क में आने पर किसी भी रासायनिक प्रतिक्रिया से नहीं गुजरती है। वेल्डिंग सुरक्षा गैसों में यह विशेषता विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।

हीलियम ऊष्मा का संचालन भी अच्छे से करता है। यही कारण है कि इसका उपयोग आमतौर पर वेल्ड में किया जाता है जहां वेल्ड की वेटेबिलिटी में सुधार के लिए उच्च ताप इनपुट की आवश्यकता होती है। हीलियम तेज गति के लिए भी उपयोगी है।

दोनों गैसों के अच्छे गुणों का पूरा लाभ उठाने के लिए सुरक्षात्मक गैस मिश्रण में हीलियम को आमतौर पर अलग-अलग मात्रा में आर्गन के साथ मिलाया जाता है। उदाहरण के लिए, हीलियम, वेल्डिंग के दौरान प्रवेश के व्यापक और उथले तरीके प्रदान करने में मदद करने के लिए एक सुरक्षात्मक गैस के रूप में कार्य करता है। लेकिन हीलियम वह सफाई प्रदान नहीं करता जो आर्गन करता है।

परिणामस्वरूप, धातु निर्माता अक्सर अपनी कार्य प्रक्रिया के हिस्से के रूप में आर्गन को हीलियम के साथ मिलाने पर विचार करते हैं। गैस परिरक्षित धातु आर्क वेल्डिंग के लिए, हीलियम/आर्गन मिश्रण में गैस मिश्रण का 25% से 75% तक हीलियम शामिल हो सकता है। सुरक्षात्मक गैस मिश्रण की संरचना को समायोजित करके, वेल्डर वेल्ड के ताप वितरण को प्रभावित कर सकता है, जो बदले में वेल्ड धातु के क्रॉस सेक्शन के आकार और वेल्डिंग की गति को प्रभावित करता है।

इलेक्ट्रॉनिक सेमीकंडक्टर उद्योग

एक अक्रिय गैस के रूप में, हीलियम इतना स्थिर है कि यह शायद ही किसी अन्य तत्व के साथ प्रतिक्रिया करता है। यह गुण इसे आर्क वेल्डिंग में ढाल के रूप में उपयोग करता है (हवा में ऑक्सीजन के प्रदूषण को रोकने के लिए)। हीलियम के अन्य महत्वपूर्ण अनुप्रयोग भी हैं, जैसे अर्धचालक और ऑप्टिकल फाइबर विनिर्माण। इसके अलावा, यह रक्तप्रवाह में नाइट्रोजन के बुलबुले के गठन को रोकने के लिए गहरी गोताखोरी में नाइट्रोजन की जगह ले सकता है, जिससे गोताखोरी की बीमारी को रोका जा सकता है।

वैश्विक हीलियम बिक्री मात्रा (2016-2027)

वैश्विक हीलियम बाजार 2020 में $1825.37 मिलियन तक पहुंच गया और 5.65% (2021-2027) की चक्रवृद्धि वार्षिक वृद्धि दर (CAGR) के साथ 2027 में $2742.04 मिलियन तक पहुंचने की उम्मीद है। आने वाले वर्षों में उद्योग में बड़ी अनिश्चितता है। इस पेपर में 2021-2027 के लिए पूर्वानुमान डेटा पिछले कुछ वर्षों के ऐतिहासिक विकास, उद्योग विशेषज्ञों की राय और इस पेपर में विश्लेषकों की राय पर आधारित हैं।

हीलियम उद्योग अत्यधिक केंद्रित है, जो प्राकृतिक संसाधनों से प्राप्त होता है, और इसके सीमित वैश्विक निर्माता हैं, मुख्य रूप से संयुक्त राज्य अमेरिका, रूस, कतर और अल्जीरिया में। दुनिया में, उपभोक्ता क्षेत्र संयुक्त राज्य अमेरिका, चीन और यूरोप आदि में केंद्रित है। संयुक्त राज्य अमेरिका का उद्योग में एक लंबा इतिहास और अटल स्थिति है।

कई कंपनियों के पास कई कारखाने हैं, लेकिन वे आमतौर पर अपने लक्षित उपभोक्ता बाजारों के करीब नहीं हैं। इसलिए, उत्पाद की परिवहन लागत अधिक है।

पहले पाँच वर्षों से उत्पादन बहुत धीमी गति से बढ़ा है। हीलियम एक गैर-नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत है, और इसके निरंतर उपयोग को सुनिश्चित करने के लिए उत्पादक देशों में नीतियां मौजूद हैं। कुछ लोगों का अनुमान है कि भविष्य में हीलियम ख़त्म हो जाएगा।

उद्योग में आयात और निर्यात का अनुपात अधिक है। लगभग सभी देश हीलियम का उपयोग करते हैं, लेकिन केवल कुछ ही देशों के पास हीलियम का भंडार है।

हीलियम के उपयोग की एक विस्तृत श्रृंखला है और यह अधिक से अधिक क्षेत्रों में उपलब्ध होगी। प्राकृतिक संसाधनों की कमी को देखते हुए, भविष्य में हीलियम की मांग बढ़ने की संभावना है, जिसके लिए उचित विकल्पों की आवश्यकता होगी। हीलियम की कीमतें 2021 से 2026 तक $13.53/m3 (2020) से $19.09/m3 (2027) तक बढ़ती रहने की उम्मीद है।

उद्योग अर्थशास्त्र और नीति से प्रभावित होता है। जैसे-जैसे वैश्विक अर्थव्यवस्था ठीक हो रही है, अधिक से अधिक लोग पर्यावरण मानकों में सुधार के बारे में चिंतित हैं, विशेष रूप से बड़ी आबादी और तेज आर्थिक विकास वाले अविकसित क्षेत्रों में, हीलियम की मांग बढ़ेगी।

वर्तमान में, प्रमुख वैश्विक निर्माताओं में रसगास, लिंडे ग्रुप, एयर केमिकल, एक्सॉनमोबिल, एयर लिक्विड (डीजेड) और गज़प्रोम (आरयू) आदि शामिल हैं। 2020 में, शीर्ष 6 निर्माताओं की बिक्री हिस्सेदारी 74% से अधिक हो जाएगी। उम्मीद है कि अगले कुछ वर्षों में उद्योग में प्रतिस्पर्धा और अधिक तीव्र हो जाएगी।

एचएल क्रायोजेनिक उपकरण

तरल हीलियम संसाधनों की कमी और बढ़ती कीमत के कारण, इसके उपयोग और परिवहन प्रक्रिया में तरल हीलियम के नुकसान को कम करना और पुनर्प्राप्त करना महत्वपूर्ण है।

एचएल क्रायोजेनिक उपकरण जिसकी स्थापना 1992 में हुई थी, एचएल क्रायोजेनिक उपकरण कंपनी क्रायोजेनिक उपकरण कंपनी लिमिटेड से संबद्ध एक ब्रांड है। एचएल क्रायोजेनिक इक्विपमेंट ग्राहकों की विभिन्न जरूरतों को पूरा करने के लिए हाई वैक्यूम इंसुलेटेड क्रायोजेनिक पाइपिंग सिस्टम और संबंधित सपोर्ट इक्विपमेंट के डिजाइन और निर्माण के लिए प्रतिबद्ध है। वैक्यूम इंसुलेटेड पाइप और लचीली नली एक उच्च वैक्यूम और मल्टी-लेयर मल्टी-स्क्रीन विशेष इंसुलेटेड सामग्री में निर्मित होती है, और बेहद सख्त तकनीकी उपचार और उच्च वैक्यूम उपचार की एक श्रृंखला से गुजरती है, जिसका उपयोग तरल ऑक्सीजन, तरल नाइट्रोजन को स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है। , तरल आर्गन, तरल हाइड्रोजन, तरल हीलियम, तरलीकृत एथिलीन गैस एलईजी और तरलीकृत प्रकृति गैस एलएनजी।

एचएल क्रायोजेनिक उपकरण कंपनी में वैक्यूम जैकेटेड पाइप, वैक्यूम जैकेटेड नली, वैक्यूम जैकेटेड वाल्व और फेज़ सेपरेटर की उत्पाद श्रृंखला, जो बेहद सख्त तकनीकी उपचारों की एक श्रृंखला से गुज़री, का उपयोग तरल ऑक्सीजन, तरल नाइट्रोजन, तरल आर्गन के हस्तांतरण के लिए किया जाता है। तरल हाइड्रोजन, तरल हीलियम, एलईजी और एलएनजी, और इन उत्पादों को वायु पृथक्करण, गैसों, विमानन, इलेक्ट्रॉनिक्स, सुपरकंडक्टर, चिप्स, स्वचालन असेंबली, भोजन और उद्योगों में क्रायोजेनिक उपकरण (जैसे क्रायोजेनिक टैंक, देवर और कोल्डबॉक्स आदि) के लिए परोसा जाता है। पेय पदार्थ, फार्मेसी, अस्पताल, बायोबैंक, रबर, नई सामग्री निर्माण रसायन इंजीनियरिंग, लोहा और इस्पात, और वैज्ञानिक अनुसंधान आदि।

एचएल क्रायोजेनिक इक्विपमेंट कंपनी लिंडे, एयर लिक्विड, एयर प्रोडक्ट्स (एपी), प्रैक्सएयर, मेसर, बीओसी, इवाटानी और हांग्जो ऑक्सीजन प्लांट ग्रुप (हैंगयांग) आदि की योग्य आपूर्तिकर्ता/विक्रेता बन गई है।