هلیوم مایع

هلیوم مایع
فرافن گاز تهران تامین کننده هلیوم مایع ﻣﻮرد ﻧﯿﺎز ﺻﻨﺎﯾﻊ ﭘﺰﺷﮑﯽ و آزﻣﺎﯾﺸﮕﺎﻫﯽ با ﺑﺎﻻﺗﺮﯾﻦ ﮐﯿﻔﯿﺖ ممکن و در اسرع وقت، در مخازن 250 ،400، 500 لیتری با نام تجاری Dewar محصول شرکت CRYOFAB می باشد.

هلیوم مایع

هلیوم مایع خنثی، بی رنگ، بی بو، غیر خورنده، بسیار سرد و غیر قابل اشتعال است و با عناصر و ترکیبات دیگر در شرایط عادی واکنش نمی دهد.
هلیوم مایع در فشار استاندارد، در دمای بسیار پایین ۲۶۹- درجه سانتی گراد (حدود ۴ کلوین) به وجود می‌آید و در دما های بالاتر، عنصر هلیوم شکل گازی دارد. البته تغییر فشار می تواند این دما را تغییر دهد، یعنی در فشار های بالاتر می توان با وجود دمای بالا، هلیوم را به صورت مایع مشاهده کرد. هلیوم دارای پایین‌ترین نقطه ذوب در میان عناصر است و تنها مایعی است که با کاهش دما به جامد تبدیل نمی‌شود و در فشار استاندارد تا دمای صفر مطلق به حالت مایع باقی می‌ماند. در دمای کمتر از نقطه ی میعان، هلیوم به سوپر مایع تبدیل می شود و تنها با افزایش فشار می‌توان آن را به جامد تبدیل نمود.

تاریخچه هلیوم مایع

عنصر هلیوم برای اولین بار در سال 1908 توسط فیزیکدانی هلندی به نام هایک کامرلینگ اونس در دانشگاه لیدن در هلند به شکل مایع درآمد. در آن زمان، هلیوم عنصری نا شناخته بود و طیف جرمی آن هنوز مشخص نشده بود.
از آنجا که هلیوم غیر خورنده است، ماده خاصی برای ساخت ظرف نگهدارنده آن لازم نیست. اما مواد سازنده بدنه باید برای استفاده در دماهای بسیار پایین هلیوم مایع مناسب باشد. لوله ها و اتصالات باید طوری طراحی شود تا بتوانند به راحتی فشار بالا و دمای پایین را تحمل کنند. مخازن حمل هلیوم مایع ، مخازنی 3 لایه بوده و از تکنولوژی خاصی در آن استفاده شده است. با توجه به دمای 269- درجه سانتیگرادی آن ، نرخ تبخیر هلیوم مایع بسیار زیاد است. این مخازن از حجم کم ( 30 لیتر) تا 1000 لیتر مورد استفاده قرار می گیرند. عمدتا جنس بدنه این مخازن از فولاد استنلس استیل می باشد.

منابع هلیوم مایع

هلیوم دومین گاز فراوان در کیهان است اما روی زمین نایاب است به‌طوری‌که قیمت هلیوم در ۱۵ سال اخیر ۵۰۰ درصد افزایش پیدا کرده‌است.
هلیوم در جو زمین به میزان بسیار کم براثر فرسایش مواد معدنی خاص یافت می شود، در بعضی از آب های معدنی هم وجود دارد. هلیوم در گازهای طبیعی خاصی بصورت مقادیر قابل تهیه تجاری وجود دارد. امروزه بیشتر هلیوم تجاری از گاز طبیعی در طول یک فرایند برودتی جداسازی می شود. در حالت عادی کمتر از 1 درصد حجم گاز طبیعی را هلیوم تشکیل داده است. گاز هلیوم جداسازی می شود تصفیه می شود و مایع می شود. هلیوم مایع از محل تولید برای ذخیره و بعد مصرف منتقل می شود. تانکرهای انتقال در رنج اندازه های 5000 تا 11000 گالن دارای یک فضای عایق شده با خلا یا گاز محافظ نیتروژن و عایق چند لایه هستند. این طراحی انتقال حرارت و تبخیر هلیوم را در طول مسیر انتقال کاهش می دهد.
در ژوئن ۲۰۱۶ مقادیر بزرگی از هلیوم در صحرای موسوم به «ریفت ولی» تانزانیا در شرق آفریقا کشف شد. براساس برآوردها، میزان ذخیره این میدان ۵۴ میلیارد متر مکعب است که می‌تواند نیاز چندین سال بشر را تأمین کند. فعالیت آتشفشانی در «ریفت ولی» باعث انتشار گاز هلیوم در صخره‌های کهن می‌شود که در نهایت در میدان‌های کم‌عمق‌تر گاز به تله می‌افتد.
هلیوم منبع تجدید ناپذیر است و با آزاد شدن آن به اتمسفر دیگر امکان بازیابی آن وجود ندارد. در حال حاضر عمر منابع هلیوم به ذخایر گاز طبیعی وابسته است و پیش‌بینی می‌شود بهای هلیوم در آینده همچنان سیر صعودی داشته باشد. از سال ۲۰۰۸ میزان تولید هلیوم، ۳۲ میلیون کیلوگرم یا ۱۹۳ میلیون مترمکعب در سال بوده‌است.

کاربردهای هلیوم مایع

ﻫﻠﯿﻮم ﻣﺎﯾﻊ در ﺻﻨﻌﺖ ﭘﺰﺷﮑﯽ و آزﻣﺎﯾﺸﮕﺎﻫﯽ ﮐﺎرﺑﺮدﻫﺎي ﻓﺮاواﻧﯽ دارد. دمای بسیار پایین هلیوم مایع برای حفظ خواص ابر رسانایی مگنت ها در دستگاه های NMR، MRI و تحقیقات فیزیک ذرات استفاده می شود. مهم ترین و بیشترین کاربرد آن هم دستگاه تصویربرداری MRI است.

کاربرد اصلی هلیوم به صورت گاز نیز به عنوان گاز محافظ خنثی در جوشکاری لیزر و قوس های فلزی است. گاز هلیوم یک اتمسفر حفاظتی در تولید مواد واکنش پذیر مثل تیتانیوم و زیرکونیم فراهم می سازد. هلیوم گازی به عنوان یک خنک کننده در طول کشیدن فیبرهای نوری، به عنوان یک گاز حامل در کروماتوگرافی و به عنوان یک گاز تشخیص نشتی در صنایع مختلف استفاده می شود. سبک تر بودن از هوا و غیر آتش زا بودن هلیوم باعث شده که از آن برای بالا بردن بالن ها و بادکنک ها نیز استفاده شود.

اطلاعات ایمنی هلیوم مایع

در کار با هلیوم مایع باید موارد ایمنی را رعایت کرد. همانطور که پیش تر گفته شد، دمای هلیوم مایع بسیار پایین است و ممکن است فرد دچار سوختگی در اثر سرما شود .
هلیوم بی بو ، بی رنگ، بی مزه و غیر سمی است و ویژگی هشدار دهنده ای ندارد به همین دلیل انسان نمی تواند حضور هلیوم را تشخیص دهد. استنشاق هلیوم در مقدار زیاد می تواند موجب سرگیجه، خواب آلودگی، یخ زدگی، خستگی، تهوع، استفراغ، از دست دادن هوشیاری و مرگ شود. این مرگ ممکن است از اشتباه در تصمیم گیری، سردرگمی و یا از دست دادن آگاهی حاصل شود. همچنین نشت بسیار زیاد هلیوم باعث کم شدن غلظت اکسیژن شده و در عرض چند ثانیه و بدون هشدار قبلی باعث مرگ می شود. برای کسب اطلاعات بیشتر به پایگاه داده MSDS ما مراجعه کنید.

مخازن حمل هلیوم مایع

مخزن کرایوجنیک یا کرایوژنیک که با نام تجاری Dewar برگرفته از نام (James Dewar) شناخته می شود، وسیله ای ست که برای ذخیره سازی موادی که نقطه جوش آن ها بسیار پایین تر از دمای اتاق است (مانند هلیم ) استفاده می شود. این مخازن می توانند مواد را در دما و فشار مناسب برای حمل و نقل ذخیره کنند. از این مخازن برای نگهداری گازها در حداکثر فشار کاری ۱۸، ۲۲ و ۳۶ بار و دمای طراحی 50 تا 270- درجه سانتی گراد استفاده می شوند.
مخازن کرایوژنیک از دو یا چند لایه ساخته شده که بین این لایه ها خلاء است. این امر باعث ایجاد عایق حرارتی بسیار خوبی بین داخل و خارج مخزن کرایوژنیک می شود که سرعت تبخیر مایع درون مخزن را کاهش می دهد.
مخازن کرایوجنیک از جنس فولاد ضد زنگ و آلومینیوم به صورت عمودی و افقی ساخته می شوند.
مخازن کرایوژنیک باید به صورت ایستاده و مهار شده و در محیطی با تهویه مناسب انبار و استفاده شوند.