Helyum, sembolü He ve atom numarası 2 olan bir kimyasal elementtir. Nadir bulunan bir atmosferik gazdır, renksiz, tatsız, zehirsiz, yanıcı değildir, suda sadece az çözünür. Atmosferdeki helyum konsantrasyonu hacim yüzdesi olarak 5,24 x 10-4'tür. Herhangi bir elementin en düşük kaynama ve erime noktasına sahiptir ve aşırı soğuk koşullar dışında sadece gaz olarak bulunur.

Helyum öncelikle gaz veya sıvı helyum olarak taşınır ve nükleer reaktörlerde, yarı iletkenlerde, lazerlerde, ampullerde, süperiletkenlikte, enstrümantasyonda, yarı iletkenlerde ve fiber optikte, kriyojenikte, MRI'da ve Ar-Ge laboratuvar araştırmalarında kullanılır.

Düşük Sıcaklık Soğuk Kaynağı

Helyum, manyetik rezonans görüntüleme (MRI), nükleer manyetik rezonans (NMR) spektroskopisi, süperiletken kuantum parçacık hızlandırıcısı, büyük hadron çarpıştırıcısı, interferometre (SQUID), elektron spin rezonansı (ESR) ve süperiletken manyetik enerji depolama (SMES), MHD süperiletken jeneratörler, süperiletken sensör, güç iletimi, maglev taşımacılığı, kütle spektrometresi, süperiletken mıknatıs, güçlü manyetik alan ayırıcıları, füzyon reaktörleri için halka alan süperiletken mıknatıslar ve diğer kriyojenik araştırmalar gibi kriyojenik soğutma kaynakları için kriyojenik bir soğutucu olarak kullanılır. Helyum, kriyojenik süperiletken malzemeleri ve mıknatısları mutlak sıfıra yakın bir noktaya kadar soğutur, bu noktada süperiletkenin direnci aniden sıfıra düşer. Bir süperiletkenin çok düşük direnci daha güçlü bir manyetik alan yaratır. Hastanelerde kullanılan MRI ekipmanları durumunda, daha güçlü manyetik alanlar radyografik görüntülerde daha fazla ayrıntı üretir.

Helyum süper soğutucu olarak kullanılır çünkü helyum en düşük erime ve kaynama noktalarına sahiptir, atmosfer basıncında ve 0 K'de katılaşmaz ve helyum kimyasal olarak inerttir, bu da diğer maddelerle reaksiyona girmesini neredeyse imkansız hale getirir. Ayrıca helyum 2,2 Kelvin'in altında süper akışkan hale gelir. Şimdiye kadar, benzersiz ultra hareketlilik hiçbir endüstriyel uygulamada kullanılmamıştır. 17 Kelvin'in altındaki sıcaklıklarda, kriyojenik kaynakta soğutucu olarak helyumun yerini tutacak bir şey yoktur.

Havacılık ve Uzay Bilimleri

Helyum balonlarda ve zeplinlerde de kullanılır. Helyum havadan daha hafif olduğu için, zeplinler ve balonlar helyumla doldurulur. Helyumun yanıcı olmaması avantajı vardır, ancak hidrojen daha yüzerdir ve zardan daha düşük bir kaçış oranına sahiptir. Başka bir ikincil kullanım, helyumun depolama tanklarındaki yakıt ve oksitleyiciyi yerinden oynatmak ve roket yakıtı yapmak için hidrojen ve oksijeni yoğunlaştırmak için bir kayıp ortamı olarak kullanıldığı roket teknolojisidir. Ayrıca fırlatmadan önce yer destek ekipmanından yakıt ve oksitleyiciyi çıkarmak için kullanılabilir ve uzay aracında sıvı hidrojeni önceden soğutabilir. Apollo programında kullanılan Saturn V roketinde fırlatma için yaklaşık 370.000 metreküp (13 milyon fit küp) helyum gerekiyordu.

Boru Hattı Sızıntısı Tespiti ve Tespit Analizi

Helyumun bir diğer endüstriyel kullanımı ise kaçak tespitidir. Kaçak tespiti, sıvı ve gaz içeren sistemlerdeki kaçakları tespit etmek için kullanılır. Helyum, katıların içinden havadan üç kat daha hızlı yayıldığı için, yüksek vakumlu ekipmanlarda (kriyojenik tanklar gibi) ve yüksek basınçlı kaplarda kaçakları tespit etmek için izleyici gaz olarak kullanılır. Nesne, daha sonra boşaltılan ve helyumla doldurulan bir bölmeye yerleştirilir. 10-9 mbar•L/s (10-10 Pa•m3/s) kadar düşük kaçak oranlarında bile, kaçaktan kaçan helyum hassas bir cihaz (helyum kütle spektrometresi) tarafından tespit edilebilir. Ölçüm prosedürü genellikle otomatiktir ve helyum entegrasyon testi olarak adlandırılır. Başka, daha basit bir yöntem, söz konusu nesneyi helyumla doldurmak ve elde taşınabilir bir cihaz kullanarak kaçakları manuel olarak aramaktır.

Helyum, en küçük molekül olduğu ve monatomik bir molekül olduğu için sızıntı tespiti için kullanılır, bu nedenle helyum kolayca sızar. Sızıntı tespiti sırasında nesneye helyum gazı doldurulur ve bir sızıntı meydana gelirse, helyum kütle spektrometresi sızıntının yerini tespit edebilir. Helyum, roketlerde, yakıt tanklarında, ısı eşanjörlerinde, gaz hatlarında, elektronik cihazlarda, TELEVİZYON tüplerinde ve diğer üretim bileşenlerinde sızıntıları tespit etmek için kullanılabilir. Helyum kullanılarak sızıntı tespiti ilk olarak Manhattan projesi sırasında uranyum zenginleştirme tesislerindeki sızıntıları tespit etmek için kullanılmıştır. Sızıntı tespiti helyumu hidrojen, nitrojen veya hidrojen ve nitrojen karışımı ile değiştirilebilir.

Kaynak ve Metal İşleme

Helyum gazı, diğer atomlardan daha yüksek iyonlaşma potansiyel enerjisine sahip olduğundan ark kaynağı ve plazma ark kaynağında koruyucu gaz olarak kullanılır. Kaynak etrafındaki helyum gazı, metalin erimiş halde oksitlenmesini önler. Helyumun yüksek iyonlaşma potansiyel enerjisi, titanyum, zirkonyum, magnezyum ve alüminyum alaşımları gibi inşaat, gemi yapımı ve havacılıkta kullanılan farklı metallerin plazma ark kaynağına izin verir. Koruyucu gazdaki helyum argon veya hidrojenle değiştirilebilse de, bazı malzemeler (titanyum helyum gibi) plazma ark kaynağı için değiştirilemez. Çünkü helyum, yüksek sıcaklıklarda güvenli olan tek gazdır.

En aktif geliştirme alanlarından biri paslanmaz çelik kaynaktır. Helyum, inert bir gazdır, yani diğer maddelere maruz kaldığında herhangi bir kimyasal reaksiyona girmez. Bu özellik, kaynak koruma gazlarında özellikle önemlidir.

Helyum ayrıca ısıyı iyi iletir. Bu nedenle, kaynağın ıslanabilirliğini iyileştirmek için daha yüksek ısı girişinin gerektiği kaynaklarda yaygın olarak kullanılır. Helyum ayrıca hızlandırma için de faydalıdır.

Helyum genellikle koruyucu gaz karışımında argonla değişen miktarlarda karıştırılır ve böylece her iki gazın da iyi özelliklerinden tam olarak yararlanılır. Örneğin helyum, kaynak sırasında daha geniş ve daha sığ penetrasyon modları sağlamaya yardımcı olmak için koruyucu bir gaz görevi görür. Ancak helyum, argonun sağladığı temizliği sağlamaz.

Sonuç olarak, metal üreticileri genellikle çalışma süreçlerinin bir parçası olarak argonu helyumla karıştırmayı düşünürler. Gaz korumalı metal ark kaynağı için helyum, helyum/argon karışımındaki gaz karışımının %25 ila %75'ini oluşturabilir. Kaynakçı, koruyucu gaz karışımının bileşimini ayarlayarak, kaynağın ısı dağılımını etkileyebilir ve bu da kaynak metalinin kesitinin şeklini ve kaynak hızını etkiler.

Elektronik Yarıiletken Sanayi

Eylemsiz bir gaz olarak helyum o kadar kararlıdır ki diğer elementlerle neredeyse hiç reaksiyona girmez. Bu özelliği onu ark kaynağında kalkan olarak kullanılmasını sağlar (havadaki oksijenin kirlenmesini önlemek için). Helyumun ayrıca yarı iletkenler ve optik fiber üretimi gibi diğer kritik uygulamaları da vardır. Ayrıca, kan dolaşımında nitrojen kabarcıklarının oluşumunu önlemek için derin dalışlarda nitrojenin yerini alabilir ve böylece dalış hastalığını önleyebilir.

Küresel Helyum Satış Hacmi (2016-2027)

Küresel helyum pazarı 2020'de 1825,37 milyon ABD dolarına ulaştı ve 2027'de 2742,04 milyon ABD dolarına ulaşması bekleniyor, bileşik yıllık büyüme oranı (CAGR) %5,65 (2021-2027). Sektörün önümüzdeki yıllarda büyük bir belirsizliği var. Bu makaledeki 2021-2027 tahmin verileri, geçmiş birkaç yılın tarihsel gelişimine, sektör uzmanlarının görüşlerine ve bu makaledeki analistlerin görüşlerine dayanmaktadır.

Helyum endüstrisi oldukça yoğunlaşmıştır, doğal kaynaklardan elde edilmiştir ve küresel üreticileri sınırlıdır, esas olarak ABD, Rusya, Katar ve Cezayir'de. Dünyada, tüketici sektörü ABD, Çin ve Avrupa'da yoğunlaşmıştır ve benzer yerlerde. ABD'nin endüstride uzun bir geçmişi ve sarsılmaz bir konumu vardır.

Birçok şirketin birden fazla fabrikası vardır, ancak bunlar genellikle hedef tüketici pazarlarına yakın değildir. Bu nedenle, ürünün yüksek bir nakliye maliyeti vardır.

İlk beş yıldan bu yana üretim çok yavaş büyüdü. Helyum yenilenemeyen bir enerji kaynağıdır ve üretim yapan ülkelerde sürekli kullanımını sağlamak için politikalar uygulanmaktadır. Bazıları helyumun gelecekte tükeneceğini öngörüyor.

Sektörün ithalat ve ihracat oranı yüksektir. Neredeyse tüm ülkeler helyum kullanır, ancak sadece birkaçının helyum rezervi vardır.

Helyumun geniş bir kullanım alanı vardır ve giderek daha fazla alanda bulunacaktır. Doğal kaynakların kıtlığı göz önüne alındığında, gelecekte helyuma olan talebin artması muhtemeldir ve bu da uygun alternatifler gerektirmektedir. Helyum fiyatlarının 2021'den 2026'ya kadar 13,53 $ / m3'ten (2020) 19,09 $ / m3'e (2027) yükselmeye devam etmesi bekleniyor.

Sektör ekonomi ve politikadan etkileniyor. Küresel ekonomi toparlandıkça, giderek daha fazla insan çevre standartlarını iyileştirmekle ilgileniyor, özellikle de büyük nüfusa ve hızlı ekonomik büyümeye sahip az gelişmiş bölgelerde, helyum talebi artacak.

Şu anda, büyük küresel üreticiler arasında Rasgas, Linde Group, Air Chemical, ExxonMobil, Air Liquide (Dz) ve Gazprom (Ru) vb. yer almaktadır. 2020 yılında, En İyi 6 üreticinin satış payı %74'ü aşacaktır. Önümüzdeki birkaç yıl içinde sektördeki rekabetin daha da yoğunlaşması bekleniyor.

HL Kriyojenik Ekipman

Sıvı helyum kaynaklarının kıtlığı ve fiyatlarının artması nedeniyle, sıvı helyumun kullanımı ve taşınması sürecinde kayıp ve geri kazanımın azaltılması önem kazanmıştır.

1992 yılında kurulan HL Cryogenic Equipment, HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,Ltd.'ye bağlı bir markadır. HL Cryogenic Equipment, müşterilerin çeşitli ihtiyaçlarını karşılamak için Yüksek Vakumlu Yalıtımlı Kriyojenik Boru Sistemi ve ilgili Destek Ekipmanlarının tasarımı ve üretimine kendini adamıştır. Vakumlu Yalıtımlı Boru ve Esnek Hortum, yüksek vakumlu ve çok katmanlı çok ekranlı özel yalıtımlı malzemelerden üretilmiştir ve sıvı oksijen, sıvı nitrojen, sıvı argon, sıvı hidrojen, sıvı helyum, sıvılaştırılmış etilen gazı LEG ve sıvılaştırılmış doğal gaz LNG'nin aktarılmasında kullanılan bir dizi son derece katı teknik işlem ve yüksek vakum işleminden geçer.

HL Kriyojenik Ekipman Şirketi'nin son derece sıkı teknik işlemlerden geçen Vakum Ceketli Boru, Vakum Ceketli Hortum, Vakum Ceketli Vana ve Faz Ayırıcı ürün serileri, sıvı oksijen, sıvı azot, sıvı argon, sıvı hidrojen, sıvı helyum, LEG ve LNG'nin transferinde kullanılır ve bu ürünler hava ayırma, gazlar, havacılık, elektronik, süper iletken, çipler, otomasyon montajı, gıda & içecek, eczacılık, hastane, biyobanka, kauçuk, yeni malzeme üretimi, kimya mühendisliği, demir & çelik ve bilimsel araştırma vb. sektörlerdeki kriyojenik ekipmanlar (örneğin kriyojenik tanklar, dewarlar ve soğuk kutular vb.) için servis edilir.

HL Cryogenic Equipment Company, Linde, Air Liquide, Air Products (AP), Praxair, Messer, BOC, Iwatani ve Hangzhou Oxygen Plant Group (Hangyang) gibi firmaların kalifiye tedarikçisi/satıcısı haline gelmiştir.