مهم‌ترین کاربردهای هلیوم در صنایع مختلف

هلیوم دارای خواص فیزیکی منحصرفردی است که می‌تواند نقش مهم و حیاتی در صنایع مختلفی داشته باشد. ویژگی‌هایی مانند خاصیت اینرسی، نقطه جوش کم، رسانایی حرارتی بالا مجموعه عواملی است که باعث می‌شوند هلیوم جایگاه خاصی در صنایع پیدا کند. تا جاییکه حتی جایگزین آن غیرممکن است. با این وجود از سال 2017 تا 2019 نوسانات قیمت هلیوم بسیار زیادتر از قبل بوده است و  قیمت هلیوم دو برابر شده است. عوامل مختلفی بر افزایش قیمت آن تاثیرگذار است. به طور کلی هلیوم مایع نسبت به عناصر دیگر گران‌تر است. در ادامه درباره انواع کاربردهای هلیوم در 5 صنایع مهم در دنیا اشاره خواهیم کرد.

منشا هلیوم از کجاست؟

هلیوم بیشتر در خارج از زمین وجود دارد و یکی از بیشترین عناصر در دنیا است. هلیوم یک ماده جانبی است که در طول تصفیه و استخراج گاز طبیعی بازیافت می‌شود. این ماده در زیر زمین به وسیله عناصر سنگینی مانند اورانیوم و توریوم تولید می‌شود. بخشی از تابش این عناصر از ذرات آلفا تشکیل شده است که هسته اتم هلیوم را می سازد و بعد مقداری هلیوم به سطح زمین راه پیدا می کند و به جو وارد می شود. بقیه هلیوم در لایه های غیرقابل نفوذ سنگی محبوس هستند و باگازهای طبیعی دیگر مخلوط می شوند و فقط یک دهم از گازهای طبیعی فعال غلظت هلیوم بیش از 0.4% را دارند. هلیوم را می توان به صورت مایع شدن هوا و جدا کردن گازهای تشکیل دهنده تولید کرد که البته تولید هلیوم به صورت مایع بسیار هزینه بر است. برای اینکه این استخراج مقرون به صرفه باشد، باید گاز هلیوم طبیعی بیشتر از 0.3 درصد باشد.

هلیوم حیاتی ترین منبع در صنایع مختلف است

شاید تا قبل از این فکر می‌کردید هلیوم بیشتر برای بادکنک های تزیینی به کار می رود. اما هلیوم نقش اساسی تری در صنایع مختلف به عهده دارد. از هلیوم برای بالن های هواشناسی نیز استفاده می کردند. مشکلی که وجود دارد اینکه هلیوم به مقدار کمی تولید می شود بنابراین در سال های 2019 تولیدکنندگان دو سیاست را پیش گرفته اند. یا قیمت های خود را افزایش داده اند و یا تولیدهای غیرضروری مثل بادکنک را کم کردند.  در ادامه به مهم‌ترین کاربردهای هلیوم در صنایع مختلف می‌پردازیم.

هلیوم در پزشکی

هلیوم در پزشکی

یکی از مهم‌ترین کاربردهای هلیوم در صنعت MRI  است. Mri تکنیکی است که برای تشخیص مشکلاتی در بدن مثل سر، پا، معده و یا ضایعات و تومورها به‌کار می رود. حالا نقش هلیوم در دستگاه MRI چیست؟  هنگامی که دستگاه ام آر ای در حالت اسکن باشد، باید جریان مغناطیسی بسیار شدید تولید کند  تا بهترین تصویر را نمایش دهد. برای این منظور، آهن ربای ابررسانا باید خنک بماند تا اجازه دهد جریان الکتریکی از سیم پیچ عبور کند. این جا وظیفه هلیوم پررنگ می‌شود. هلیوم مایع دمای ایده آلی برای حفظ خاصیت آهن ربا ابررسانا است. آهن ربای ابررسانا،  بخشی از اسکنر mri است و  تصاویری از بدن انسان را چاپ می‌کند و هلیوم مایع این ابررسانا را تا دمای منفی 269 درجه سانتیگراد خنک می‌کند. بنابراین هلیوم نقش مهمی در کارکرد موثر دستگاه‌های ام آر ای به عهده دارند.

هلیوم در ساخت فیبر نوری

هلیوم یک ماده موثر در ساخت پریفرم (پیش ماده ساخت فیبر) است. پریفرم، ساخت مرحله اولیه فیبرهای نوری است . هلیوم در فرایند کشش پریفرم کاربرد دارد. در حقیقت این ماده برای تقویت فیبرهای نوری موثر است و تولیدکنندگان برای تولید پریفرم باید از هلیوم استفاده کنند و جایگزینی برای آن وجود ندارد.

اکتشافات فضایی

اکتشافات فضایی

هلیوم نقش کلیدی در تحقیقات فضایی به عهده دارد. آیا می دانستید که بیشترین مصرف کننده هلیوم ناسا است؟ ناسا سالانه حدود 7.5 میلیون فوت مکعب از هلیوم استفاده می کند. البته در مرحله بعدی وزارت دفاع امریکاست که ازگاز هلیوم در خنک کردن هیدورژن مایع و اکسیژن برای  سوخت موشک بهره می برد. به طور کلی از هلیوم برای تحت فشار قرار دادن مخازن سوخت پرتابگرها، هنگام پرتاب ماهواره های فضایی و  جداسازی گازهای داغ و سوخت مایع فوق سرد حین پرتاب موشک ها از هلیوم  استفاده می‌کند و تاکنون نتوانسته‌اند هیچ جایگزینی به جای هلیوم قرار دهند.

ساخت دستگاه‌های الکترونیکی

کاربرد دیگر هلیوم در ساخت نیمه هادی ها، پنل های LCD و سیستم فیبر نوری است. برای تولید صفحه های نیمه هادی و مسطح  از هلیوم استفاده می کنند. هلیوم قطعات و اجزا را به سرعت خنک می‌کند تا سرعت انتقال حرارت را بهبود بدهد و  به عنوان یک گاز حامل در فرایند تولید عمل می‌کند. در این مرحله نیز تولید کنندگان نتوانسته‌اند عنصر دیگری را به جای هلیوم استفاده کنند.

تجهیزات حمل و نقل و خودرو

هلیوم یک عنصر عالی برای آزمایش قطعات مهم خودرو است. این ماده برای تست مبدل‌های حرارتی رادیاتور، اجزای تهویه مطبوع، مخازن سوخت و مبدل های گشتاور به کار می‌رود. علت این است که به این وسیله از کیفیت دستگاه‌ها اطمینان حاصل کنند.

جمع بندی تاثیر هلیوم در صنایع مختلف

در این مقاله درباره کاربردهای حیاتی هلیوم در صنایع مختلف صحبت کردیم. همانطور که اشاره کردیم هلیوم در صناعی مختلف پزشکی، اکتشافات فضایی، خورد و و حمل و نقل، فیبرهای نوری و ساخت دستگاه های الکترونیکی نقش مهمی دارد و نمی توان عنصر دیگری جایگزین هلیوم کرد.

منبع: alcimed