Гелий як унсури кимиёвӣ бо рамзи He ва рақами атомии 2 мебошад. Он як гази нодири атмосфера аст, беранг, бемазза, бемазза, заҳролуд нест, оташгиранда нест ва танҳо дар об кам ҳал мешавад. Консентратсияи гелий дар атмосфера 5,24 x 10-4 аз рӯи фоизи ҳаҷм аст. Он пасттарин нуқтаҳои ҷӯшиш ва обшавӣ нисбат ба ҳама гуна унсурро дорад ва танҳо ҳамчун газ вуҷуд дорад, ба истиснои шароити хеле сард.

Гелий асосан ҳамчун гелии газӣ ё моеъ интиқол дода мешавад ва дар реакторҳои ҳастаӣ, нимноқилҳо, лазерҳо, лампаҳои рӯшноӣ, фавқуноқилӣ, асбобсозӣ, нимноқилҳо ва нахи оптикӣ, криогенӣ, MRI ва таҳқиқоти лаборатории R&D истифода мешавад.

Манбаи хунукии ҳарорати паст

Гелий ҳамчун моеъи хунуккунандаи криогенӣ барои манбаъҳои хунуккунии криогенӣ, ба монанди аксбардории магнитӣ-резонансӣ (MRI), спектроскопияи резонанси магнитии ҳастаӣ (NMR), суръатбахши зарраҳои квантии фавқуттабиӣ, коллайдери калони адронӣ, интерферометр (SQUID), резонанси спинии электрон (ESR) ва нигоҳдории энергияи магнитии фавқуттабиӣ (SMES), генераторҳои фавқуттабиии MHD, сенсори фавқуттабиӣ, интиқоли барқ, интиқоли маглев, спектрометри масса, магнити фавқуттабиӣ, ҷудокунакҳои майдони магнитии қавӣ, магнитҳои фавқуттабиии майдони ҳалқавӣ барои реакторҳои синтез ва дигар таҳқиқоти криогенӣ истифода мешавад. Гелий маводҳо ва магнитҳои фавқуттабиии криогениро то қариб сифр мутлақ хунук мекунад, ки дар он лаҳза муқовимати фавқуттабиӣ ногаҳон ба сифр паст мешавад. Муқовимати хеле пасти фавқуттабиӣ майдони магнитии пурқувваттарро ба вуҷуд меорад. Дар мавриди таҷҳизоти MRI, ки дар беморхонаҳо истифода мешаванд, майдонҳои магнитии қавитар дар тасвирҳои радиографӣ тафсилоти бештар медиҳанд.

Гелий ҳамчун моеъи хунуккунандаи супер истифода мешавад, зеро гелий пасттарин нуқтаҳои обшавӣ ва ҷӯшиш дорад, дар фишори атмосфера ва 0 К сахт намешавад ва гелий аз ҷиҳати кимиёвӣ инертӣ аст, ки реаксия бо дигар моддаҳоро қариб ғайриимкон мегардонад. Илова бар ин, гелий дар ҳарорати аз 2.2 Келвин пасттар ба моеъи супермоеъ табдил меёбад. То ҳол, ин ултрамобилияти беназир дар ягон барномаи саноатӣ истифода нашудааст. Дар ҳарорати аз 17 Келвин пасттар, дар манбаи криогенӣ ҷойгузини гелий ҳамчун яхдон вуҷуд надорад.

Аэронавтика ва кайҳоннавардонӣ

Гелий инчунин дар пуфакҳо ва ҳавопаймоҳои ҳавоӣ истифода мешавад. Азбаски гелий аз ҳаво сабуктар аст, ҳавопаймоҳо ва пуфакҳо бо гелий пур карда мешаванд. Гелий бартарии оташгиранда буданашро дорад, гарчанде ки гидроген бештар дар об шинокунанда аст ва суръати фирор аз мембрана пасттар аст. Истифодаи дуюмдараҷаи дигар дар технологияи мушакӣ мебошад, ки дар он гелий ҳамчун муҳити талафот барои ҷобаҷо кардани сӯзишворӣ ва оксидкунанда дар зарфҳои нигоҳдорӣ ва конденсатсияи гидроген ва оксиген барои истеҳсоли сӯзишвории мушакӣ истифода мешавад. Он инчунин метавонад барои тоза кардани сӯзишворӣ ва оксидкунанда аз таҷҳизоти заминӣ пеш аз партоб истифода шавад ва метавонад гидрогени моеъро дар киштии кайҳонӣ пешакӣ хунук кунад. Дар мушаки Saturn V, ки дар барномаи Apollo истифода мешуд, барои партоб тақрибан 370,000 метри мукааб (13 миллион фут мукааб) гелий лозим буд.

Муайянкунӣ ва таҳлили ихроҷи лӯла

Истифодаи дигари саноатии гелий ошкоркунии ихроҷ аст. Муайянкунии ихроҷ барои ошкор кардани ихроҷ дар системаҳое, ки моеъ ва газҳоро дар бар мегиранд, истифода мешавад. Азбаски гелий се маротиба тезтар аз ҳаво тавассути ҷисмҳои сахт паҳн мешавад, он ҳамчун гази пайгирӣ барои ошкор кардани ихроҷ дар таҷҳизоти баландвакуумӣ (масалан, зарфҳои криогенӣ) ва зарфҳои фишори баланд истифода мешавад. Объект дар камера ҷойгир карда мешавад, ки сипас он холӣ карда мешавад ва бо гелий пур карда мешавад. Ҳатто дар суръати ихроҷ то 10-9 мбар•л/с (10-10 Па•м3/с), гелийе, ки аз ихроҷ мебарояд, метавонад бо дастгоҳи ҳассос (спектрометри массаи гелий) муайян карда шавад. Тартиби ченкунӣ одатан автоматӣ карда мешавад ва санҷиши ҳамгироии гелий номида мешавад. Усули дигари соддатар пур кардани объекти мавриди назар бо гелий ва ҷустуҷӯи дастӣ барои ихроҷ бо истифода аз дастгоҳи дастӣ мебошад.

Гелий барои муайян кардани ихроҷ истифода мешавад, зеро он хурдтарин молекула аст ва молекулаи якатомӣ аст, аз ин рӯ гелий ба осонӣ ихроҷ мешавад. Гази гелий ҳангоми муайян кардани ихроҷ ба ашё пур карда мешавад ва агар ихроҷ ба амал ояд, спектрометри массаи гелий метавонад макони ихроҷро муайян кунад. Гелийро метавон барои муайян кардани ихроҷ дар мушакҳо, зарфҳои сӯзишворӣ, мубодилаи гармӣ, хатҳои газ, электроника, найчаҳои ТЕЛЕВИЗОР ва дигар ҷузъҳои истеҳсолӣ истифода бурд. Муайян кардани ихроҷ бо истифода аз гелий бори аввал дар лоиҳаи Манҳэттен барои муайян кардани ихроҷ дар корхонаҳои ғанигардонии уран истифода шудааст. Гелийро барои муайян кардани ихроҷ метавон бо гидроген, нитроген ё омехтаи гидроген ва нитроген иваз кард.

Кафшер ва коркарди металл

Гази гелий ҳамчун гази муҳофизатӣ дар кафшери камоншакл ва кафшери камони плазма истифода мешавад, зеро он нисбат ба дигар атомҳо энергияи баланди потенсиали ионизатсия дорад. Гази гелий дар атрофи кафшер аз оксидшавии металл дар ҳолати гудохта пешгирӣ мекунад. Энергияи баланди потенсиали ионизатсияи гелий имкон медиҳад, ки кафшери камони плазмавии металлҳои гуногун, ки дар сохтмон, киштисозӣ ва аэрокосмикӣ истифода мешаванд, ба монанди титан, цирконий, магний ва хӯлаҳои алюминий, анҷом дода шавад. Гарчанде ки гелий дар гази муҳофизатӣ метавонад бо аргон ё гидроген иваз карда шавад, баъзе маводҳо (масалан, гелии титан) барои кафшери камони плазма иваз карда намешаванд. Зеро гелий ягона газест, ки дар ҳарорати баланд бехатар аст.

Яке аз самтҳои фаъолтарини рушд кафшери пӯлоди зангногир аст. Гелий гази инертӣ аст, ки маънои онро дорад, ки он ҳангоми дучор шудан бо дигар моддаҳо ягон аксуламали кимиёвӣ надорад. Ин хусусият махсусан дар газҳои муҳофизатии кафшер муҳим аст.

Гелий инчунин гармиро хуб мегузаронад. Аз ин рӯ, он одатан дар кафшерҳо истифода мешавад, ки дар онҳо барои беҳтар кардани таршавии кафшер гармии бештар лозим аст. Гелий инчунин барои суръатбахшӣ муфид аст.

Гелий одатан бо аргон дар омехтаи гази муҳофизатӣ бо миқдори гуногун омехта карда мешавад, то аз хосиятҳои хуби ҳарду газ пурра истифода барад. Масалан, гелий ҳамчун гази муҳофизатӣ амал мекунад, ки ҳангоми кафшер ба таъмини усулҳои васеътар ва сатҳӣ барои воридшавӣ мусоидат мекунад. Аммо гелий тозакуниро, ки аргон анҷом медиҳад, таъмин намекунад.

Дар натиҷа, истеҳсолкунандагони металл аксар вақт омехта кардани аргонро бо гелий ҳамчун як қисми раванди кории худ баррасӣ мекунанд. Барои кафшери камонии металлӣ бо газ, гелий метавонад аз 25% то 75% омехтаи газро дар омехтаи гелий/аргон ташкил диҳад. Бо танзим кардани таркиби омехтаи гази муҳофизатӣ, кафшергар метавонад ба тақсимоти гармии кафшер таъсир расонад, ки ин ба шакли буриши металли кафшер ва суръати кафшер таъсир мерасонад.

Саноати нимноқилҳои электронӣ

Ҳамчун гази инертӣ, гелий он қадар устувор аст, ки бо ягон унсури дигар қариб ки реаксия намекунад. Ин хосият онро ҳамчун сипар дар кафшери камон истифода мебарад (барои пешгирии ифлосшавии оксиген дар ҳаво). Гелий инчунин дигар замимаҳои муҳим, ба монанди нимноқилҳо ва истеҳсоли нахи оптикӣ дорад. Илова бар ин, он метавонад нитрогенро дар ғаввосии амиқ иваз кунад, то аз пайдоиши ҳубобчаҳои нитроген дар ҷараёни хун пешгирӣ кунад ва бо ин васила аз бемории ғаввосӣ пешгирӣ кунад.

Ҳаҷми фурӯши ҷаҳонии гелий (2016-2027)

Бозори ҷаҳонии гелий дар соли 2020 ба 1825,37 миллион доллари ИМА расид ва интизор меравад, ки дар соли 2027 ба 2742,04 миллион доллари ИМА расад ва суръати афзоиши солонаи мураккаб (CAGR) 5,65% (2021-2027) бошад. Дар солҳои оянда ин соҳа номуайянии бузурге дорад. Маълумоти пешгӯишаванда барои солҳои 2021-2027 дар ин мақола бар асоси рушди таърихии чанд соли охир, андешаҳои коршиносони соҳа ва андешаҳои таҳлилгарон дар ин мақола тартиб дода шудаанд.

Саноати гелий хеле мутамарказ буда, аз захираҳои табиӣ сарчашма мегирад ва истеҳсолкунандагони маҳдуди ҷаҳонӣ, асосан дар Иёлоти Муттаҳида, Русия, Қатар ва Алҷазоир, дорад. Дар ҷаҳон, бахши истеъмолӣ дар Иёлоти Муттаҳида, Чин ва Аврупо ва ғайра мутамарказ аст. Иёлоти Муттаҳида таърихи тӯлонӣ ва мавқеи устувор дар ин соҳа дорад.

Бисёр ширкатҳо якчанд корхона доранд, аммо онҳо одатан ба бозорҳои мақсадноки истеъмолии худ наздик нестанд. Аз ин рӯ, маҳсулот хароҷоти баланди интиқол дорад.

Аз панҷ соли аввал инҷониб, истеҳсолот хеле суст афзоиш ёфтааст. Гелий манбаи энергияи барқарорнашаванда аст ва дар кишварҳои истеҳсолкунанда сиёсатҳое барои таъмини истифодаи минбаъдаи он ҷорӣ карда шудаанд. Баъзеҳо пешгӯӣ мекунанд, ки гелий дар оянда тамом мешавад.

Ин саноат саҳми баланди воридот ва содиротро дорад. Қариб ҳамаи кишварҳо аз гелий истифода мебаранд, аммо танҳо чанд кишвар захираҳои гелий доранд.

Гелий доираи васеи истифода дорад ва дар соҳаҳои бештар дастрас хоҳад буд. Бо назардошти камёфтии захираҳои табиӣ, эҳтимол дорад, ки талабот ба гелий дар оянда афзоиш ёбад, ки алтернативаҳои мувофиқро талаб мекунад. Интизор меравад, ки нархи гелий аз соли 2021 то 2026, аз 13,53 доллар/м3 (2020) то 19,09 доллар/м3 (2027) боло равад.

Ин соҳа аз иқтисод ва сиёсат таъсир мегирад. Бо барқароршавии иқтисоди ҷаҳонӣ, шумораи бештари одамон дар бораи беҳтар кардани стандартҳои экологӣ, махсусан дар минтақаҳои суструшдёфта бо аҳолии зиёд ва рушди босуръати иқтисодӣ, нигарон ҳастанд ва талабот ба гелий афзоиш хоҳад ёфт.

Дар айни замон, истеҳсолкунандагони асосии ҷаҳонӣ Rasgas, Linde Group, Air Chemical, ExxonMobil, Air Liquide (Dz) ва Gazprom (Ru) ва ғайраро дар бар мегиранд. Дар соли 2020, саҳми фурӯши истеҳсолкунандагони беҳтарини 6 ширкат аз 74% зиёд хоҳад шуд. Интизор меравад, ки рақобат дар ин соҳа дар чанд соли оянда шадидтар шавад.

Таҷҳизоти криогении HL

Аз сабаби кам будани захираҳои гелии моеъ ва болоравии нархи он, кам кардани талафот ва барқароршавии гелии моеъ ҳангоми истифода ва интиқоли он муҳим аст.

Ширкати HL Cryogenic Equipment, ки соли 1992 таъсис ёфтааст, брендест, ки ба ширкати HL Cryogenic Equipment Cryogenic Equipment Co., Ltd. алоқаманд аст. Ширкати HL Cryogenic Equipment барои тарҳрезӣ ва истеҳсоли системаи қубурҳои криогении изолятсияшудаи баландвакуумӣ ва таҷҳизоти ёрирасони марбут ба он барои қонеъ кардани ниёзҳои гуногуни муштариён саъй мекунад. Қубурҳои изолятсияшудаи вакуумӣ ва шланги чандир аз маводҳои изолятсияшудаи махсуси бисёрэкрани баландвакуумӣ ва бисёрқабата сохта шудаанд ва аз як қатор коркардҳои хеле сахти техникӣ ва коркарди баландвакуумӣ мегузаранд, ки барои интиқоли оксигени моеъ, нитрогени моеъ, аргони моеъ, гидрогени моеъ, гелии моеъ, гази этилении моеъ LEG ва гази табиии моеъ LNG истифода мешаванд.

Силсилаи маҳсулоти қубурҳои вакуумӣ, шланги вакуумӣ, клапани вакуумӣ ва ҷудокунандаи фаза дар ширкати таҷҳизоти криогении HL, ки аз як қатор коркардҳои хеле сахти техникӣ гузаштаанд, барои интиқоли оксигени моеъ, нитрогени моеъ, аргони моеъ, гидрогени моеъ, гелии моеъ, LEG ва LNG истифода мешаванд ва ин маҳсулот барои таҷҳизоти криогенӣ (масалан, зарфҳои криогенӣ, қуттиҳои хунук ва ғайра) дар соҳаҳои ҷудокунии ҳаво, газҳо, авиатсия, электроника, суперноқилҳо, чипҳо, васлкунии автоматизатсия, хӯрокворӣ ва нӯшокӣ, дорухона, беморхона, бонки био, резина, муҳандисии кимиёвии истеҳсоли маводи нав, оҳан ва пӯлод ва таҳқиқоти илмӣ ва ғайра хидмат мерасонанд.

Ширкати HL Cryogenic Equipment Company ба таъминкунанда/фурӯшандаи соҳибихтисоси Linde, Air Liquide, Air Products (AP), Praxair, Messer, BOC, Iwatani ва Hangzhou Oxygen Plant Group (Hangyang) ва ғайра табдил ёфтааст.