گاز هلیوم گازی تک اتمی، بدون رنگ، بو و مزه است و از سبک ترین، سردترین و کم واکنش پذیرترین عناصر جهان می باشد. این گاز پس از آزاد شدن از سطح زمین شروع به بالا رفتن می کند تا در نهایت از جو زمین خارج شود. زیرا جاذبه زمین قادر به جذب آن نیست. گاز هلیومی که امروزه موجود می باشد از منابع زمینی به دست می آید و تنها در طبیعت می توانم آن را یافت. معمولا هلیوم در منابع گاز طبیعی وجود دارد و به عنوان یک محصول جانبی در کنار تولید گاز طبیعی حاصل می شود. هلیوم موجود در گاز طبیعی از تجزیه اورانیوم و توریم به دست می آید. برای اولین بار هلیوم هنگام بررسی طیف خورشید و عناصر موجود در آن کشف شد. هلیم از کلمه یونانی هلیوز به معنای خورشید گرفته شده است. بعد از آن برای کشف هلیوم در جو زمین تلاش شد و دانشمندان دریافتند که در هوا نیز مقادیر اندکی هلیوم وجود دارد. آمریکا بزرگترین منبع گاز هلیوم در جهان را دارد و بزرگترین فروشنده گاز هلیوم به جهان است. کاربرد گاز هلیوم بسیار زیاد است که در این مقاله به مهمترین آن ها اشاره خواهیم کرد.
به دلیل سرد بودن این گاز از آن به عنوان یک ماده برودتی در پزشکی استفاد می شود. مهمترین کاربرد گاز هلیوم در دستگاه تصویربرداری مغناطیسی برای ارزیابی آسیب ها و تشخیص بیماری است. این تصویربرداری توسط آهنربایی صورت می گیرد که گرما زیادی تولید می کند و با ایتفاده از هلیوم مایع خنک می شود.
از آنجا که گاز هلیوم سبک ترین گاز است (بعد از هیدروژن)، به عنوان یک گاز بالابر در کشتی های هوایی و بالن ها استفاده می شود. مزیت استفاده از گاز هلیوم نسبت به هیدروژن این است که ایمن تر بوده و اشتعال ناپذیر است. این ویژگی گاز هلیوم برای بادکنک در تولد نیز کاربرد دارد. به این بادکنک ها بادکنک گازی با بادکنک هلیومی گفته می شود. کپسول گاز هلیوم در بازار موجود می باشد و می توانید گاز هلیوم بادکنک را به راحتی تهیه کنید.
از دیگر کاربرد گاز هلیوم در فرآیند جوشکاری است که از تماس اکسیژن از اکسید شدن فلزات داغ و دیگر واکنش ها در دمای بالا جلوگیری می کند. به دلیل ویژگی های گاز هلیوم، این گاز قابلیت پخش بالایی داشته و برای تشخیص محل های نشتی در سیستم فشار بالا و سیستم خلاء استفاده می شود.
هلیوم گازی بی اثر است که از آن برای آماده سازی مخلوط تنفس برای غواصی استفاده می شود. زیرا این گاز به دلیل چگالی پایین برای تنفس در فشار بسیار زیاد کاربرد دارد. کاربرد گاز هلیوم در مصارف تولید و تعمیر نیز قابل ملاحظه است زیرا این گاز خنثی بوده و به دلیل چگالی کم و هدایت حرارتی بالا در تولید فیبرهای نوری و مصارف دیگر کاربرد دارد. کاربرد هلیوم برای رفع مشکلات تنفسی و برای بیماران مبتلا به آسم نیز قابل ملاحظه است. تنفس اکسیژن خالص در اتمسفر باعث مسمومیت می شود. به همین دلیل از ترکیب اکسیژن و هلیوم در کپسول ها استفاده می شود. مخلوط گاز اکسیژن و نئون نیز برای تولید پرتوهای لیزر کاربرد دارد.
خطرات گاز هلیوم
خطرهای گاز هلیوم چیست ؟ هنگام استفاده از هلیوم مایع از دستکش و عینک استفاده کنید. زیرا دمای بسیار پایین هلیوم منجر به سوختگی سرد پوست می شود. گاز هلیوم گازی خنثی است و با عناصر دیگر واکنش نشان نمی دهد. این گاز آتش زا نیست و خطری ندارد. اما اگر در سیلندرهای پرفشار قرار گیرد، رعایت نکات استفاده از گاز هلیوم ضروری است.
قیمت گاز هلیوم برای تمام کاربرد ها از MRI گرفته تا تولید گوشی های هوشمند بالا رفته است. کمبود هلیوم در بیش از یک دهه ی اخیر عامل افزایش قیمت هلیوم است. امروزه هلیوم به عنوان محصول جانبی تولید شده همراه با گاز طبیعی از برخی از میدان های گازی حاصل می شود. هلیوم در دنیای امروز در کاربردهای مهم بیشماری مورد مصرف قرار می گیرد.
5 تولید کننده ی عمده در جهان برای گاز هلیوم وجود دارد و در کل دنیا 14 نقطه ی میدان گازی برای تولید هلیوم کشف شده است. این محدودیت ها خود عاملی برای افزایش سرسام آور قیمت هلیوم است.
هلیوم فراوانی بسیار زیادی در کل جهان هستی دارد و ابداً گاز کمیابی محسوب نمی شود اما در کره ی زمین با کمبود هلیوم مواجه هستیم و در بسیاری از کاربردهایی که برای گاز هلیوم تعریف شده است، عملاً جایگزین مناسب دیگری وجود ندارد.
صنایع زیادی برای تولیدات خود وابسته به گاز هلیوم هستند. برای مثال صنایع تولیدات نیمه رسانا، تولیدات فیبرهای نوری، صنعت هوا فضا و .. از جمله این صنایع هستند.
یکی از بزرگترین موارد مصرف هلیوم دستگاه های MRI برای عکسبرداری در پزشکی است. در MRI از هلیوم مایع به عنوان خنک کننده استفاده می شود.
گاز هلیوم به عنوان نشتی یاب کاربرد دارد. همچنین به عنوان گاز حامل در کروماتوگرافی یا سوانگاری گازی استفاده ی فراوان دارد.
غواصانی که در آب های عمیق شنا می کنند نیاز دارند تا در کپسول هایشان هلیوم افزوده شود و جوشکاران از این گاز به عنوان یکی از بهترین و موثرترین گاز های محافظ بهره می برد.
شاید گاز هلیوم برای کاربرد هایی نظیر پر کردن بادکنک های هلیومی برای مجالس و مهمانی ها اهمیت چندانی نداشته باشد و نبود آن زندگی کسی را دچار اختلال نکند. اما وجود این گاز برای بسیاری از تشخیص های حیاتی پزشکی و برای پژوهش های بنیادین بسیاری از پژوهشگران لازم و ضروری است. در مواردی نیاز به دمای بسیار پایین نزدیک به صفر مطلق وجود دارد که تنها هلیوم می تواند به راحتی چنین دمایی را در حالت مایع تامین نماید. در برخی از مراکز پژوهشی سالانه بین 20 تا 30 هزار لیتر هلیوم مایع مصرف می شود و در صورت عدم تامین این نیاز، کارهای پژوهشی فراوانی دیگر قابل انجام نخواهد بود.
از سال 2006 تا کنون دنیا برای سومین بار با کمبود عرضه ی گاز هلیوم مواجه شده است. در کمبود های قبلی بسیاری از مردم مجبور به متوقف کردن فعالیت های پژوهشی به مدت چندین ماه شدند. برای برخی از پژوهش ها کمبود هلیوم به معنی هدر رفتن بسیاری از داده های پژوهشی و الزام انجام دوباره ی آزمایش ها پس از دستیابی مجدد به گاز هلیوم است. نحوه ی تولید گاز هلیوم در دنیا به گونه ای است که در مواقع کمبود هلیوم در دنیا هیچ راه دیگری برای تامین هلیوم برای کار ها و نیاز های ضروری وجود ندارد و عملاً تنها را منتظر ماندن تا مدتی نا معلوم است.
حدود 97 درصد از هلیوم دنیا به عنوان محصول جانبی گاز طبیعی تهیه می شود. از آنجا که سرعت تولید هلیوم وابسته به سرعت استخراج گاز طبیعی است، لازم است دولت ها سرمایه گذاری زیادی برای ذخیره سازی هلیوم انجام دهند. حفر نقاطی در داخل زمین و یا استفاده از میدان های خالی شده باری ذخیره سازی هلیوم گزینه ی مناسبی برای تنظیم سرعت تولید و مقابله با کمبود هلیوم در برخی از زمان ها است. شرکتی در کانادا اقدام به حفر میدانی عاری از هر گونه هیدروکربن برای ذخیره سازی هلیوم کرده است. اما، این محل تنها جوابگوی 3% از نیاز جهانی به گاز هلیوم است.
گفته شده است تا سال 2020 خبری از کشف منبع جدید استخراج هلیوم نیست، در صورتیکه خبر ها حاکی از افتتاح میدان سوم گازی در قطر بوده است.
متاسفانه هلیوم چگالی و وزن بسیار کمتری نسبت به تمام مولکول های هوا دارد. به همین دلیل به محض قرار گرفتن در فضای باز به سرعت به سوی لایه های بالایین جو حرکت می کند و عملاً دیگر قابل استحصال از جو زمین نیست. اگر امکان بازیابی هلیوم مصرف شده وجود داشته باشد، این زمینه فراهم می شود که کمبود هلیوم کمتر اتفاق بیفتد و در مصرف گاز هلیوم برای پروژه های تحقیقاتی و کاربرد های مهم صرفه جویی صورت بگیرد. هلیوم به عنوان منبعی تجدید نشدنی خواه ناخواه رو به اتمام است و باید در دنیا سیاست گذاری ها به سمت بازیافت و باز استفاده از هلیوم پیش برود.
در سال های اخیر قیمت هلیوم افزایش چشمگیری داشته است و تقریبا می توان گفت هزینه های استخراج این گاز یکی از علل بالا بودن قیمت محصول نهایی است. کمبود هلیوم بالطبع اثر زیادی بر بالارفتن قیمت آن دارد و از طرفی می توان گفت بالا بودن قیمت هلیوم یکی از عوامل بازدارنده در مصرف بی رویه هلیوم و محرک برای صرفه جویی در مصرف این گاز با ارزش و حیاتی است. بالا بودن قیمت گاز هلیوم مصرف کنندگان نهایی را وا می دارد تا جای ممکن در استفاده از این گاز صرفه جویی کنند و راه هایی برای باز استفاده از آن بیابند.
منبع: https://bit.ly/2O2TZC4