হিলিয়াম হল একটি রাসায়নিক মৌল যার প্রতীক He এবং পারমাণবিক সংখ্যা ২। এটি একটি বিরল বায়ুমণ্ডলীয় গ্যাস, বর্ণহীন, স্বাদহীন, অ-বিষাক্ত, অ-দাহ্য, জলে সামান্য দ্রবণীয়। বায়ুমণ্ডলে হিলিয়ামের ঘনত্ব আয়তনের শতাংশের দিক থেকে ৫.২৪ x ১০-৪। যেকোনো মৌলের তুলনায় এর ফুটন্ত এবং গলনাঙ্ক সর্বনিম্ন এবং এটি শুধুমাত্র গ্যাস হিসেবে বিদ্যমান, অত্যন্ত ঠান্ডা পরিবেশ ছাড়া।

হিলিয়াম প্রাথমিকভাবে গ্যাসীয় বা তরল হিলিয়াম হিসাবে পরিবহন করা হয় এবং পারমাণবিক চুল্লি, অর্ধপরিবাহী, লেজার, আলোর বাল্ব, সুপারকন্ডাক্টিভিটি, যন্ত্র, অর্ধপরিবাহী এবং ফাইবার অপটিক্স, ক্রায়োজেনিক, এমআরআই এবং গবেষণা ও উন্নয়ন পরীক্ষাগার গবেষণায় ব্যবহৃত হয়।

নিম্ন তাপমাত্রার ঠান্ডা উৎস

হিলিয়াম ক্রায়োজেনিক শীতল উৎসের জন্য ক্রায়োজেনিক কুল্যান্ট হিসেবে ব্যবহৃত হয়, যেমন ম্যাগনেটিক রেজোন্যান্স ইমেজিং (MRI), নিউক্লিয়ার ম্যাগনেটিক রেজোন্যান্স (NMR) স্পেকট্রোস্কোপি, সুপারকন্ডাক্টিং কোয়ান্টাম পার্টিকেল অ্যাক্সিলারেটর, লার্জ হ্যাড্রন কোলাইডার, ইন্টারফেরোমিটার (SQUID), ইলেকট্রন স্পিন রেজোন্যান্স (ESR) এবং সুপারকন্ডাক্টিং ম্যাগনেটিক এনার্জি স্টোরেজ (SMES), MHD সুপারকন্ডাক্টিং জেনারেটর, সুপারকন্ডাক্টিং সেন্সর, পাওয়ার ট্রান্সমিশন, ম্যাগলেভ ট্রান্সপোর্টেশন, ভর স্পেকট্রোমিটার, সুপারকন্ডাক্টিং চুম্বক, শক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্র বিভাজক, ফিউশন রিঅ্যাক্টরের জন্য অ্যানুলার ফিল্ড সুপারকন্ডাক্টিং চুম্বক এবং অন্যান্য ক্রায়োজেনিক গবেষণা। হিলিয়াম ক্রায়োজেনিক সুপারকন্ডাক্টিং উপকরণ এবং চুম্বককে প্রায় পরম শূন্যে ঠান্ডা করে, এই সময়ে সুপারকন্ডাক্টরের প্রতিরোধ ক্ষমতা হঠাৎ শূন্যে নেমে আসে। একটি সুপারকন্ডাক্টরের খুব কম প্রতিরোধ ক্ষমতা আরও শক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করে। হাসপাতালে ব্যবহৃত MRI সরঞ্জামের ক্ষেত্রে, শক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্র রেডিওগ্রাফিক ছবিতে আরও বিশদ বিবরণ তৈরি করে।

হিলিয়ামকে সুপার কুল্যান্ট হিসেবে ব্যবহার করা হয় কারণ হিলিয়ামের গলনাঙ্ক এবং স্ফুটনাঙ্ক সবচেয়ে কম, বায়ুমণ্ডলীয় চাপ এবং 0 K-তে এটি শক্ত হয় না এবং হিলিয়াম রাসায়নিকভাবে নিষ্ক্রিয়, যার ফলে অন্যান্য পদার্থের সাথে বিক্রিয়া করা প্রায় অসম্ভব হয়ে পড়ে। এছাড়াও, হিলিয়াম 2.2 কেলভিনের নিচে অতিতরল হয়ে যায়। এখন পর্যন্ত, কোনও শিল্প প্রয়োগে এই অনন্য অতি-গতিশীলতা ব্যবহার করা হয়নি। 17 কেলভিনের নিচে তাপমাত্রায়, ক্রায়োজেনিক উৎসে রেফ্রিজারেন্ট হিসেবে হিলিয়ামের কোনও বিকল্প নেই।

অ্যারোনটিক্স এবং অ্যাস্ট্রোনটিক্স

বেলুন এবং আকাশযানেও হিলিয়াম ব্যবহার করা হয়। হিলিয়াম বাতাসের চেয়ে হালকা হওয়ায়, আকাশযান এবং বেলুনগুলি হিলিয়াম দিয়ে পূর্ণ থাকে। হিলিয়ামের অদাহ্য হওয়ার সুবিধা রয়েছে, যদিও হাইড্রোজেন বেশি উচ্ছল এবং ঝিল্লি থেকে মুক্তির হার কম। আরেকটি গৌণ ব্যবহার হল রকেট প্রযুক্তিতে, যেখানে হিলিয়ামকে স্টোরেজ ট্যাঙ্কে জ্বালানি এবং অক্সিডাইজার স্থানচ্যুত করতে এবং রকেট জ্বালানি তৈরি করতে হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেন ঘনীভূত করতে ক্ষতির মাধ্যম হিসেবে ব্যবহার করা হয়। এটি উৎক্ষেপণের আগে স্থল সহায়তা সরঞ্জাম থেকে জ্বালানি এবং অক্সিডাইজার অপসারণ করতেও ব্যবহার করা যেতে পারে এবং মহাকাশযানে তরল হাইড্রোজেনকে প্রাক-ঠান্ডা করতে পারে। অ্যাপোলো প্রোগ্রামে ব্যবহৃত Saturn V রকেটে, উৎক্ষেপণের জন্য প্রায় 370,000 ঘনমিটার (13 মিলিয়ন ঘনফুট) হিলিয়ামের প্রয়োজন ছিল।

পাইপলাইন লিক সনাক্তকরণ এবং সনাক্তকরণ বিশ্লেষণ

হিলিয়ামের আরেকটি শিল্প ব্যবহার হল লিক ডিটেকশন। তরল এবং গ্যাসযুক্ত সিস্টেমে লিক ডিটেকশন সনাক্ত করতে লিক ডিটেকশন ব্যবহার করা হয়। যেহেতু হিলিয়াম বাতাসের চেয়ে তিনগুণ দ্রুত কঠিন পদার্থের মধ্য দিয়ে ছড়িয়ে পড়ে, তাই এটি উচ্চ-ভ্যাকুয়াম সরঞ্জাম (যেমন ক্রায়োজেনিক ট্যাঙ্ক) এবং উচ্চ-চাপের জাহাজে লিক ডিটেকশন সনাক্ত করতে ট্রেসার গ্যাস হিসাবে ব্যবহৃত হয়। বস্তুটি একটি চেম্বারে স্থাপন করা হয়, যা পরে খালি করে হিলিয়াম দিয়ে পূর্ণ করা হয়। এমনকি 10-9 mbar•L/s (10-10 Pa•m3/s) এর মতো কম লিকেজ হারেও, লিক দিয়ে বেরিয়ে আসা হিলিয়াম একটি সংবেদনশীল ডিভাইস (একটি হিলিয়াম ভর স্পেকট্রোমিটার) দ্বারা সনাক্ত করা যেতে পারে। পরিমাপ পদ্ধতিটি সাধারণত স্বয়ংক্রিয় হয় এবং একে হিলিয়াম ইন্টিগ্রেশন পরীক্ষা বলা হয়। আরেকটি, সহজ পদ্ধতি হল প্রশ্নবিদ্ধ বস্তুটি হিলিয়াম দিয়ে পূরণ করা এবং একটি হ্যান্ডহেল্ড ডিভাইস ব্যবহার করে লিক ম্যানুয়ালি অনুসন্ধান করা।

লিক সনাক্তকরণের জন্য হিলিয়াম ব্যবহার করা হয় কারণ এটি সবচেয়ে ক্ষুদ্রতম অণু এবং একটি একক পরমাণু অণু, তাই হিলিয়াম সহজেই লিক করে। লিক সনাক্তকরণের সময় বস্তুর মধ্যে হিলিয়াম গ্যাস পূরণ করা হয় এবং যদি লিক হয়, তাহলে হিলিয়াম ভর স্পেকট্রোমিটার লিকটির অবস্থান সনাক্ত করতে সক্ষম হবে। রকেট, জ্বালানি ট্যাঙ্ক, তাপ এক্সচেঞ্জার, গ্যাস লাইন, ইলেকট্রনিক্স, টেলিভিশন টিউব এবং অন্যান্য উৎপাদন উপাদানগুলিতে লিক সনাক্তকরণের জন্য হিলিয়াম ব্যবহার করা যেতে পারে। ইউরেনিয়াম সমৃদ্ধকরণ প্ল্যান্টে লিক সনাক্তকরণের জন্য ম্যানহাটন প্রকল্পের সময় হিলিয়াম ব্যবহার করে লিক সনাক্তকরণ প্রথম ব্যবহৃত হয়েছিল। লিক সনাক্তকরণ হিলিয়াম হাইড্রোজেন, নাইট্রোজেন, অথবা হাইড্রোজেন এবং নাইট্রোজেনের মিশ্রণ দিয়ে প্রতিস্থাপন করা যেতে পারে।

ঢালাই এবং ধাতু কাজ

অন্যান্য পরমাণুর তুলনায় এর আয়নীকরণ বিভবশক্তি বেশি হওয়ার কারণে আর্ক ওয়েল্ডিং এবং প্লাজমা আর্ক ওয়েল্ডিংয়ে হিলিয়াম গ্যাস প্রতিরক্ষামূলক গ্যাস হিসেবে ব্যবহৃত হয়। ওয়েল্ডের চারপাশে থাকা হিলিয়াম গ্যাস গলিত অবস্থায় ধাতুকে জারণ হতে বাধা দেয়। হিলিয়ামের উচ্চ আয়নীকরণ বিভবশক্তি নির্মাণ, জাহাজ নির্মাণ এবং মহাকাশে ব্যবহৃত ভিন্ন ধাতু, যেমন টাইটানিয়াম, জিরকোনিয়াম, ম্যাগনেসিয়াম এবং অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয়ের প্লাজমা আর্ক ওয়েল্ডিংয়ের সুযোগ দেয়। যদিও শিল্ডিং গ্যাসের হিলিয়াম আর্গন বা হাইড্রোজেন দ্বারা প্রতিস্থাপিত হতে পারে, কিছু উপকরণ (যেমন টাইটানিয়াম হিলিয়াম) প্লাজমা আর্ক ওয়েল্ডিংয়ের জন্য প্রতিস্থাপিত করা যায় না। কারণ হিলিয়ামই একমাত্র গ্যাস যা উচ্চ তাপমাত্রায় নিরাপদ।

উন্নয়নের সবচেয়ে সক্রিয় ক্ষেত্রগুলির মধ্যে একটি হল স্টেইনলেস স্টিল ওয়েল্ডিং। হিলিয়াম একটি নিষ্ক্রিয় গ্যাস, যার অর্থ অন্যান্য পদার্থের সংস্পর্শে এলে এটি কোনও রাসায়নিক বিক্রিয়া করে না। ঢালাই সুরক্ষা গ্যাসের ক্ষেত্রে এই বৈশিষ্ট্যটি বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ।

হিলিয়াম তাপও ভালোভাবে পরিচালনা করে। এই কারণেই এটি সাধারণত এমন ওয়েল্ডগুলিতে ব্যবহৃত হয় যেখানে ওয়েল্ডের ভেজা ক্ষমতা উন্নত করার জন্য উচ্চ তাপ ইনপুট প্রয়োজন। হিলিয়াম গতি বাড়ানোর জন্যও কার্যকর।

উভয় গ্যাসের ভালো বৈশিষ্ট্যের পূর্ণ সুবিধা গ্রহণের জন্য প্রতিরক্ষামূলক গ্যাস মিশ্রণে হিলিয়ামকে সাধারণত বিভিন্ন পরিমাণে আর্গনের সাথে মিশ্রিত করা হয়। উদাহরণস্বরূপ, হিলিয়াম ঢালাইয়ের সময় প্রশস্ত এবং অগভীর অনুপ্রবেশের মোড প্রদানে সাহায্য করার জন্য একটি প্রতিরক্ষামূলক গ্যাস হিসেবে কাজ করে। কিন্তু হিলিয়াম আর্গনের মতো পরিষ্কার করে না।

ফলস্বরূপ, ধাতু নির্মাতারা প্রায়শই তাদের কাজের প্রক্রিয়ার অংশ হিসাবে হিলিয়ামের সাথে আর্গন মেশানোর কথা বিবেচনা করে। গ্যাস শিল্ডেড মেটাল আর্ক ওয়েল্ডিংয়ের জন্য, হিলিয়াম/আর্গন মিশ্রণে গ্যাস মিশ্রণের 25% থেকে 75% হিলিয়াম থাকতে পারে। প্রতিরক্ষামূলক গ্যাস মিশ্রণের গঠন সামঞ্জস্য করে, ওয়েল্ডার ওয়েল্ডের তাপ বিতরণকে প্রভাবিত করতে পারে, যা ফলস্বরূপ ওয়েল্ড ধাতুর ক্রস সেকশনের আকৃতি এবং ওয়েল্ডিংয়ের গতিকে প্রভাবিত করে।

ইলেকট্রনিক সেমিকন্ডাক্টর শিল্প

নিষ্ক্রিয় গ্যাস হিসেবে, হিলিয়াম এতটাই স্থিতিশীল যে এটি অন্য কোনও উপাদানের সাথে খুব কমই প্রতিক্রিয়া দেখায়। এই বৈশিষ্ট্যের কারণে এটি আর্ক ওয়েল্ডিংয়ে (বাতাসে অক্সিজেনের দূষণ রোধ করার জন্য) ঢাল হিসেবে ব্যবহৃত হয়। হিলিয়ামের অন্যান্য গুরুত্বপূর্ণ প্রয়োগও রয়েছে, যেমন সেমিকন্ডাক্টর এবং অপটিক্যাল ফাইবার উৎপাদন। এছাড়াও, এটি গভীর ডাইভিংয়ে নাইট্রোজেন প্রতিস্থাপন করতে পারে যাতে রক্তপ্রবাহে নাইট্রোজেন বুদবুদ তৈরি না হয়, ফলে ডাইভিং অসুস্থতা প্রতিরোধ করা যায়।

বিশ্বব্যাপী হিলিয়াম বিক্রয়ের পরিমাণ (২০১৬-২০২৭)

২০২০ সালে বিশ্বব্যাপী হিলিয়াম বাজার ১৮২৫.৩৭ মিলিয়ন মার্কিন ডলারে পৌঁছেছিল এবং ২০২৭ সালে এটি ২৭৪২.০৪ মিলিয়ন মার্কিন ডলারে পৌঁছাবে বলে আশা করা হচ্ছে, যার চক্রবৃদ্ধি বার্ষিক বৃদ্ধির হার (CAGR) ৫.৬৫% (২০২১-২০২৭) হবে। আগামী বছরগুলিতে এই শিল্পে বিরাট অনিশ্চয়তা রয়েছে। এই গবেষণাপত্রে ২০২১-২০২৭ সালের পূর্বাভাসের তথ্য গত কয়েক বছরের ঐতিহাসিক উন্নয়ন, শিল্প বিশেষজ্ঞদের মতামত এবং এই গবেষণাপত্রে বিশ্লেষকদের মতামতের উপর ভিত্তি করে তৈরি করা হয়েছে।

হিলিয়াম শিল্প অত্যন্ত ঘনীভূত, প্রাকৃতিক সম্পদ থেকে উৎসারিত, এবং এর সীমিত বৈশ্বিক উৎপাদনকারী রয়েছে, প্রধানত মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র, রাশিয়া, কাতার এবং আলজেরিয়ায়। বিশ্বে, ভোক্তা খাত মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র, চীন এবং ইউরোপ ইত্যাদিতে কেন্দ্রীভূত। মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের একটি দীর্ঘ ইতিহাস এবং শিল্পে অটল অবস্থান রয়েছে।

অনেক কোম্পানির একাধিক কারখানা আছে, কিন্তু সাধারণত তারা তাদের লক্ষ্য ভোক্তা বাজারের কাছাকাছি থাকে না। অতএব, পণ্যটির পরিবহন খরচ বেশি।

প্রথম পাঁচ বছর ধরে, উৎপাদন খুব ধীর গতিতে বৃদ্ধি পেয়েছে। হিলিয়াম একটি অ-নবায়নযোগ্য শক্তির উৎস, এবং উৎপাদনকারী দেশগুলিতে এর অব্যাহত ব্যবহার নিশ্চিত করার জন্য নীতিমালা রয়েছে। কেউ কেউ ভবিষ্যদ্বাণী করেন যে ভবিষ্যতে হিলিয়াম ফুরিয়ে যাবে।

এই শিল্পের আমদানি ও রপ্তানির একটি উচ্চ অনুপাত রয়েছে। প্রায় সব দেশই হিলিয়াম ব্যবহার করে, কিন্তু মাত্র কয়েকটি দেশে হিলিয়াম মজুদ রয়েছে।

হিলিয়ামের ব্যবহার বিস্তৃত এবং এটি আরও বেশি সংখ্যক ক্ষেত্রে পাওয়া যাবে। প্রাকৃতিক সম্পদের অভাবের কারণে, ভবিষ্যতে হিলিয়ামের চাহিদা বৃদ্ধি পাওয়ার সম্ভাবনা রয়েছে, যার জন্য উপযুক্ত বিকল্প প্রয়োজন। হিলিয়ামের দাম ২০২১ থেকে ২০২৬ সাল পর্যন্ত বৃদ্ধি পাবে বলে আশা করা হচ্ছে, যা $১৩.৫৩ / ঘনমিটার (২০২০) থেকে $১৯.০৯ / ঘনমিটার (২০২৭) পর্যন্ত বৃদ্ধি পাবে।

অর্থনীতি এবং নীতি দ্বারা শিল্পটি প্রভাবিত হয়। বিশ্ব অর্থনীতি পুনরুদ্ধারের সাথে সাথে, পরিবেশগত মান উন্নত করার বিষয়ে আরও বেশি সংখ্যক মানুষ উদ্বিগ্ন, বিশেষ করে বৃহৎ জনসংখ্যা এবং দ্রুত অর্থনৈতিক প্রবৃদ্ধি সহ অনুন্নত অঞ্চলে, হিলিয়ামের চাহিদা বৃদ্ধি পাবে।

বর্তমানে, প্রধান বৈশ্বিক নির্মাতাদের মধ্যে রয়েছে রাসগাস, লিন্ডে গ্রুপ, এয়ার কেমিক্যাল, এক্সনমোবিল, এয়ার লিকুইড (ডিজেড) এবং গ্যাজপ্রম (আরইউ) ইত্যাদি। ২০২০ সালে, শীর্ষ ৬ নির্মাতার বিক্রয় অংশ ৭৪% ছাড়িয়ে যাবে। আশা করা হচ্ছে যে আগামী কয়েক বছরে শিল্পে প্রতিযোগিতা আরও তীব্র হবে।

এইচএল ক্রায়োজেনিক সরঞ্জাম

তরল হিলিয়াম সম্পদের অভাব এবং ক্রমবর্ধমান মূল্যের কারণে, ব্যবহার এবং পরিবহন প্রক্রিয়ায় তরল হিলিয়ামের ক্ষতি এবং পুনরুদ্ধার হ্রাস করা গুরুত্বপূর্ণ।

১৯৯২ সালে প্রতিষ্ঠিত এইচএল ক্রায়োজেনিক ইকুইপমেন্ট হল এইচএল ক্রায়োজেনিক ইকুইপমেন্ট কোম্পানি ক্রায়োজেনিক ইকুইপমেন্ট কোং লিমিটেডের সাথে সম্পর্কিত একটি ব্র্যান্ড। এইচএল ক্রায়োজেনিক ইকুইপমেন্ট গ্রাহকদের বিভিন্ন চাহিদা মেটাতে হাই ভ্যাকুয়াম ইনসুলেটেড ক্রায়োজেনিক পাইপিং সিস্টেম এবং সম্পর্কিত সহায়তা সরঞ্জামের নকশা এবং উৎপাদনে প্রতিশ্রুতিবদ্ধ। ভ্যাকুয়াম ইনসুলেটেড পাইপ এবং নমনীয় হোস একটি উচ্চ ভ্যাকুয়াম এবং বহু-স্তর মাল্টি-স্ক্রিন বিশেষ অন্তরক উপকরণে তৈরি করা হয় এবং অত্যন্ত কঠোর প্রযুক্তিগত চিকিত্সা এবং উচ্চ ভ্যাকুয়াম চিকিত্সার একটি সিরিজের মধ্য দিয়ে যায়, যা তরল অক্সিজেন, তরল নাইট্রোজেন, তরল আর্গন, তরল হাইড্রোজেন, তরল হিলিয়াম, তরল ইথিলিন গ্যাস এলইজি এবং তরল প্রকৃতি গ্যাস এলএনজি স্থানান্তরের জন্য ব্যবহৃত হয়।

এইচএল ক্রায়োজেনিক ইকুইপমেন্ট কোম্পানির ভ্যাকুয়াম জ্যাকেটেড পাইপ, ভ্যাকুয়াম জ্যাকেটেড হোস, ভ্যাকুয়াম জ্যাকেটেড ভালভ এবং ফেজ সেপারেটরের পণ্য সিরিজ, যা অত্যন্ত কঠোর প্রযুক্তিগত চিকিৎসার মধ্য দিয়ে গেছে, তরল অক্সিজেন, তরল নাইট্রোজেন, তরল আর্গন, তরল হাইড্রোজেন, তরল হিলিয়াম, এলইজি এবং এলএনজি স্থানান্তরের জন্য ব্যবহৃত হয় এবং এই পণ্যগুলি বায়ু বিচ্ছেদ, গ্যাস, বিমান চলাচল, ইলেকট্রনিক্স, সুপারকন্ডাক্টর, চিপস, অটোমেশন অ্যাসেম্বলি, খাদ্য ও পানীয়, ফার্মেসি, হাসপাতাল, বায়োব্যাঙ্ক, রাবার, নতুন উপাদান তৈরির রাসায়নিক প্রকৌশল, লোহা ও ইস্পাত এবং বৈজ্ঞানিক গবেষণা ইত্যাদি শিল্পে ক্রায়োজেনিক সরঞ্জামের (যেমন ক্রায়োজেনিক ট্যাঙ্ক, দেওয়াল এবং কোল্ডবক্স ইত্যাদি) জন্য পরিবেশন করা হয়।

এইচএল ক্রায়োজেনিক ইকুইপমেন্ট কোম্পানি লিন্ডে, এয়ার লিকুইড, এয়ার প্রোডাক্টস (এপি), প্র্যাক্সএয়ার, মেসার, বিওসি, ইওয়াতানি এবং হ্যাংজু অক্সিজেন প্ল্যান্ট গ্রুপ (হাংইয়াং) ইত্যাদির যোগ্য সরবরাহকারী/বিক্রেতা হয়ে উঠেছে।