Гелий - He белгиси жана атомдук номери 2 болгон химиялык элемент. Ал сейрек кездешүүчү атмосфералык газ, түссүз, даамсыз, даамсыз, уулуу эмес, күйбөйт, сууда бир аз гана эрийт. Атмосферадагы гелийдин концентрациясы көлөмдүк пайыз боюнча 5,24 x 10-4 түзөт. Ал башка элементтердин ичинен эң төмөнкү кайноо жана эрүү температураларына ээ жана өтө суук шарттардан тышкары, газ түрүндө гана жашайт.

Гелий негизинен газ же суюк гелий түрүндө ташылат жана ядролук реакторлордо, жарым өткөргүчтөрдө, лазерлерде, лампаларда, өтө өткөргүчтүктө, приборлордо, жарым өткөргүчтөрдө жана була-оптикада, криогендик, МРТ жана илимий-изилдөө жана иштеп чыгуу лабораториялык изилдөөлөрүндө колдонулат.

Төмөн температурадагы муздак булак

Гелий криогендик муздатуу булактары үчүн криогендик муздаткыч катары колдонулат, мисалы, магниттик-резонанстык томография (МРТ), ядролук магниттик-резонанстык (ЯМР) спектроскопиясы, өтө өткөргүч кванттык бөлүкчөлөрдүн акселератору, чоң адрондук коллайдер, интерферометр (SQUID), электрондун спиндик-резонансы (ESR) жана өтө өткөргүч магниттик энергияны сактоочу (SMES), MHD өтө өткөргүч генераторлору, өтө өткөргүч сенсор, кубат берүүчү түзүлүш, маглев ташуу, массалык спектрометр, өтө өткөргүч магнит, күчтүү магнит талаасынын сепараторлору, термоядролук реакторлор жана башка криогендик изилдөөлөр үчүн шакекче талаанын өтө өткөргүч магниттери. Гелий криогендик өтө өткөргүч материалдарды жана магниттерди абсолюттук нөлгө чейин муздатат, бул учурда өтө өткөргүчтүн каршылыгы күтүүсүздөн нөлгө чейин төмөндөйт. Өтө өткөргүчтүн өтө төмөн каршылыгы күчтүүрөөк магнит талаасын түзөт. Ооруканаларда колдонулган МРТ жабдууларында күчтүү магнит талаалары радиографиялык сүрөттөрдө көбүрөөк деталдарды пайда кылат.

Гелий өтө муздатуучу зат катары колдонулат, анткени гелий эң төмөнкү эрүү жана кайноо температураларына ээ, атмосфералык басымда жана 0 К температурада катып калбайт, ал эми гелий химиялык жактан инерттүү, ошондуктан башка заттар менен реакцияга кирүү дээрлик мүмкүн эмес. Мындан тышкары, гелий 2,2 Кельвинден төмөн температурада өтө суюк абалга келет. Ушул убакка чейин уникалдуу ультрамобилдүүлүк эч бир өнөр жайлык колдонууда колдонулган эмес. 17 Кельвинден төмөн температурада криогендик булактагы муздатуучу зат катары гелийдин ордун эч нерсе баса албайт.

Аэронавтика жана астронавтика

Гелий ошондой эле шарларда жана дирижаблдерде колдонулат. Гелий абадан жеңил болгондуктан, дирижаблдер жана шарлар гелий менен толтурулат. Гелийдин күйбөй турган артыкчылыгы бар, бирок суутек калкып жүрүүчү жана мембранадан чыгып кетүү ылдамдыгы төмөн. Дагы бир кошумча колдонулушу ракета технологиясында, мында гелий сактоочу бактардагы отунду жана кычкылдандыргычты сүрүп чыгаруу жана ракета отунун жасоо үчүн суутек менен кычкылдандыргычты конденсациялоо үчүн жоготуу чөйрөсү катары колдонулат. Ошондой эле, аны учуруудан мурун жердеги колдоочу жабдуулардан отунду жана кычкылдандыргычты алып салуу үчүн колдонсо болот жана космос кемесиндеги суюк суутекти алдын ала муздатышы мүмкүн. "Аполлон" программасында колдонулган "Сатурн V" ракетасында учуруу үчүн болжол менен 370 000 куб метр (13 миллион куб фут) гелий керектелген.

Түтүктүн агып кетишин аныктоо жана аныктоо анализи

Гелийдин дагы бир өнөр жайлык колдонулушу - агып кетүүнү аныктоо. Агып кетүүнү аныктоо суюктуктарды жана газдарды камтыган системалардагы агып кетүүнү аныктоо үчүн колдонулат. Гелий катуу заттар аркылуу абага караганда үч эсе тез тарагандыктан, ал жогорку вакуумдук жабдуулардагы (мисалы, криогендик резервуарлардагы) жана жогорку басымдагы идиштердеги агып кетүүнү аныктоо үчүн индикатор газы катары колдонулат. Объект камерага салынат, андан кийин ал эвакуацияланып, гелий менен толтурулат. Агып кетүү ылдамдыгы 10-9 мбар•л/с (10-10 Па•м3/с) төмөн болгондо да, агып кетүү аркылуу чыгып жаткан гелийди сезгич түзүлүш (гелий массалык спектрометри) аркылуу аныктоого болот. Өлчөө процедурасы адатта автоматташтырылган жана гелийди интеграциялоо тести деп аталат. Дагы бир жөнөкөй ыкма - каралып жаткан объектини гелий менен толтуруу жана колго кармалуучу түзүлүштү колдонуп, агып кетүүнү кол менен издөө.

Гелий агып кетүүнү аныктоо үчүн колдонулат, анткени ал эң кичинекей молекула жана моноатомдук молекула, ошондуктан гелий оңой эле агып чыгат. Агып кетүүнү аныктоо учурунда объектке гелий газы толтурулат жана эгерде агып кетүү болсо, гелий массалык спектрометри агып кетүүнүн жайгашкан жерин аныктай алат. Гелий ракеталардагы, күйүүчү май бактарындагы, жылуулук алмаштыргычтардагы, газ түтүктөрүндөгү, электроникадагы, ТЕЛЕВИЗОР түтүктөрүндөгү жана башка өндүрүштүк компоненттердеги агып кетүүлөрдү аныктоо үчүн колдонулушу мүмкүн. Гелийди колдонуп агып кетүүлөрдү аныктоо биринчи жолу Манхэттен долбоору учурунда уран байытуу заводдорундагы агып кетүүлөрдү аныктоо үчүн колдонулган. Агып кетүүлөрдү аныктоочу гелийди суутек, азот же суутек менен азоттун аралашмасы менен алмаштырууга болот.

Ширетүү жана металл иштетүү

Гелий газы башка атомдорго караганда жогорку иондоштуруу потенциалы энергиясына ээ болгондуктан, ал дого ширетүүдө жана плазмалык дого ширетүүдө коргоочу газ катары колдонулат. Ширетилген жердин айланасындагы гелий газы металлдын эриген абалда кычкылданышына жол бербейт. Гелинин жогорку иондоштуруу потенциалы энергиясы курулушта, кеме курууда жана аэрокосмостук өнөр жайда колдонулган титан, цирконий, магний жана алюминий эритмелери сыяктуу ар кандай металлдарды плазмалык дого ширетүүгө мүмкүндүк берет. Коргоочу газдагы гелийди аргон же суутек менен алмаштырууга мүмкүн болсо да, кээ бир материалдарды (мисалы, титан гелийин) плазмалык дого ширетүү үчүн алмаштырууга болбойт. Анткени гелий жогорку температурада коопсуз болгон жалгыз газ.

Өнүгүүнүн эң активдүү багыттарынын бири - дат баспас болоттон жасалган ширетүү. Гелий - бул инерттүү газ, башкача айтканда, ал башка заттарга дуушар болгондо эч кандай химиялык реакцияга кирбейт. Бул мүнөздөмө ширетүүдөн коргоочу газдарда өзгөчө маанилүү.

Гелий жылуулукту жакшы өткөрөт. Ошондуктан ал көбүнчө ширетүүдө колдонулат, анткени ширетүүнүн нымдалышын жакшыртуу үчүн көбүрөөк жылуулук талап кылынат. Гелий ылдамдыкты жогорулатуу үчүн да пайдалуу.

Гелий, адатта, эки газдын тең жакшы касиеттерин толук пайдалануу үчүн коргоочу газ аралашмасында аргон менен ар кандай өлчөмдө аралаштырылат. Мисалы, гелий ширетүү учурунда кеңири жана тайыз кирүү режимдерин камсыз кылуу үчүн коргоочу газ катары кызмат кылат. Бирок гелий аргондой тазалоону камсыз кылбайт.

Натыйжада, металл өндүрүүчүлөр көп учурда аргонду гелий менен аралаштыруу процессин өз процесстеринин бир бөлүгү катары карашат. Газ менен корголгон металл жаа менен ширетүү үчүн гелий/аргон аралашмасындагы газ аралашмасынын 25% дан 75% га чейин гелий түзүшү мүмкүн. Коргоочу газ аралашмасынын курамын тууралоо менен, ширетүүчү ширетүүнүн жылуулук бөлүштүрүлүшүнө таасир эте алат, бул өз кезегинде ширетилген металлдын кесилишинин формасына жана ширетүү ылдамдыгына таасир этет.

Электрондук жарым өткөргүчтөр өнөр жайы

Инерттик газ катары гелий ушунчалык туруктуу болгондуктан, ал башка элементтер менен дээрлик реакцияга кирбейт. Бул касиети аны дого ширетүүдө (абада кычкылтектин булганышынын алдын алуу үчүн) калкан катары колдонууга мүмкүндүк берет. Гелий ошондой эле жарым өткөргүчтөр жана оптикалык була өндүрүү сыяктуу башка маанилүү колдонмолорго да ээ. Мындан тышкары, ал терең сууга секирүүдө азотту алмаштырып, кан агымында азот көбүкчөлөрүнүн пайда болушуна жол бербейт, ошону менен сууга секирүү оорусунун алдын алат.

Гелийди дүйнөлүк сатуу көлөмү (2016-2027)

Дүйнөлүк гелий рыногу 2020-жылы АКШда 1825,37 миллион долларга жеткен жана 2027-жылы 2742,04 миллион АКШ долларына жетет деп күтүлүүдө, жылдык өсүш темпи (CAGR) 5,65%ды түзөт (2021-2027). Алдыдагы жылдары тармакта чоң белгисиздик бар. Бул макалада 2021-2027-жылдарга карата болжолдуу маалыматтар акыркы бир нече жылдагы тарыхый өнүгүүгө, тармактык эксперттердин пикирлерине жана ушул макаладагы аналитиктердин пикирлерине негизделген.

Гелий өнөр жайы жогорку деңгээлде топтолгон, жаратылыш ресурстарынан алынат жана дүйнөлүк өндүрүүчүлөрү чектелүү, негизинен АКШда, Орусияда, Катарда жана Алжирде. Дүйнөдө керектөө сектору АКШда, Кытайда, Европада жана башка жерлерде топтолгон. Америка Кошмо Штаттарынын тармакта узак тарыхы жана бекем позициясы бар.

Көптөгөн компаниялардын бир нече заводдору бар, бирок алар, адатта, максаттуу керектөөчү рынокторуна жакын эмес. Ошондуктан, продукцияны ташуу баасы жогору.

Алгачкы беш жылдан бери өндүрүш абдан жай өстү. Гелий кайра жаралбай турган энергия булагы болуп саналат жана аны өндүрүүчү өлкөлөрдө аны андан ары колдонууну камсыз кылуу боюнча саясат жүргүзүлүп жатат. Айрымдар гелий келечекте түгөнөт деп божомолдошууда.

Бул тармакта импорттун жана экспорттун үлүшү жогору. Дээрлик бардык өлкөлөр гелийди колдонушат, бирок гелийдин запастары бир нече гана өлкөлөрдө бар.

Гелийдин колдонулушунун кеңири чөйрөсү бар жана ал барган сайын көбүрөөк тармактарда жеткиликтүү болот. Жаратылыш ресурстарынын тартыштыгын эске алганда, келечекте гелийге болгон суроо-талап жогорулашы мүмкүн, бул тиешелүү альтернативаларды талап кылат. Гелийдин баасы 2021-жылдан 2026-жылга чейин 13,53 доллар/м3ден (2020) 19,09 доллар/м3ге (2027) чейин жогорулай берет деп күтүлүүдө.

Бул тармакка экономика жана саясат таасир этет. Дүйнөлүк экономика калыбына келген сайын, барган сайын көбүрөөк адамдар, айрыкча калкынын саны көп жана экономикалык өсүшү тез өнүккөн аймактарда экологиялык стандарттарды жакшыртууга тынчсызданышууда, гелийге болгон суроо-талап өсөт.

Учурда дүйнөлүк ири өндүрүүчүлөрдүн катарына Rasgas, Linde Group, Air Chemical, ExxonMobil, Air Liquide (Dz) жана Gazprom (Ru) кирет. 2020-жылы алдыңкы 6 өндүрүүчүнүн сатуу үлүшү 74% дан ашат. Алдыдагы бир нече жылда тармактагы атаандаштык күчөйт деп күтүлүүдө.

HL криогендик жабдуулары

Суюк гелий ресурстарынын тартыштыгына жана баасынын өсүшүнө байланыштуу, аны колдонууда жана ташуу процессинде суюк гелийдин жоголушун жана калыбына келишин азайтуу маанилүү.

1992-жылы негизделген HL Cryogenic Equipment компаниясы HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd компаниясына караштуу бренд болуп саналат. HL Cryogenic Equipment компаниясы кардарлардын ар кандай муктаждыктарын канааттандыруу үчүн жогорку вакуумдук изоляцияланган криогендик түтүк системасын жана ага байланыштуу колдоочу жабдууларды долбоорлоого жана өндүрүүгө умтулат. Вакуумдук изоляцияланган түтүк жана ийкемдүү шланг жогорку вакуумдук жана көп катмарлуу көп экрандуу атайын изоляцияланган материалдардан жасалган жана суюк кычкылтекти, суюк азотту, суюк аргонду, суюк суутекти, суюк гелийди, суюк этилен газынын LEGин жана суюлтулган жаратылыш газынын LNGсин ташуу үчүн колдонулган бир катар өтө катуу техникалык иштетүүлөрдөн жана жогорку вакуумдук иштетүүдөн өтөт.

HL Cryogenic Equipment Company компаниясынын бир катар өтө катуу техникалык иштетүүлөрдөн өткөн вакуумдук кабыкчалуу түтүк, вакуумдук кабыкчалуу шланг, вакуумдук кабыкчалуу клапан жана фазалык бөлгүч продукцияларынын сериясы суюк кычкылтекти, суюк азотту, суюк аргонду, суюк суутекти, суюк гелийди, LEG жана LNGди ташуу үчүн колдонулат жана бул продукциялар абаны бөлүү, газдар, авиация, электроника, өтө өткөргүчтөр, чиптер, автоматташтыруу чогултуу, тамак-аш жана суусундуктар, дарыкана, оорукана, биобанк, резина, жаңы материалдарды өндүрүү, химиялык инженерия, темир жана болот, ошондой эле илимий изилдөөлөр ж.б. тармактарындагы криогендик жабдуулар (мисалы, криогендик бактар, дьюарлар жана муздаткычтар ж.б.) үчүн тейленет.

HL Cryogenic Equipment Company компаниясы Linde, Air Liquide, Air Products (AP), Praxair, Messer, BOC, Iwatani жана Hangzhou Oxygen Plant Group (Hangyang) ж.б. компаниялардын квалификациялуу жеткирүүчүсү/сатуучусу болуп калды.