হিলিয়াম হলো একটি রাসায়নিক মৌল, যার প্রতীক He এবং পারমাণবিক সংখ্যা ২। এটি একটি বিরল বায়ুমণ্ডলীয় গ্যাস, যা বর্ণহীন, স্বাদহীন, অবিষাক্ত, অদাহ্য এবং জলে সামান্য দ্রবণীয়। বায়ুমণ্ডলে হিলিয়ামের ঘনত্ব আয়তন শতাংশে 5.24 x 10-4। যেকোনো মৌলের মধ্যে এর স্ফুটনাঙ্ক ও গলনাঙ্ক সর্বনিম্ন এবং এটি অত্যন্ত শীতল অবস্থা ব্যতীত শুধুমাত্র গ্যাসীয় অবস্থায় থাকে।

হিলিয়াম প্রধানত গ্যাসীয় বা তরল অবস্থায় পরিবহন করা হয় এবং এটি পারমাণবিক চুল্লি, সেমিকন্ডাক্টর, লেজার, লাইট বাল্ব, সুপারকন্ডাক্টিভিটি, যন্ত্রপাতি, ফাইবার অপটিক্স, ক্রায়োজেনিক, এমআরআই এবং গবেষণা ও উন্নয়ন পরীক্ষাগারে ব্যবহৃত হয়।

নিম্ন তাপমাত্রার শীতল উৎস

হিলিয়ামকে বিভিন্ন ক্রায়োজেনিক শীতলীকরণ উৎসের জন্য একটি ক্রায়োজেনিক কুল্যান্ট হিসেবে ব্যবহার করা 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 পরিবহন, মাস স্পেকট্রোমিটার, সুপারকন্ডাক্টিং ম্যাগনেট, শক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্র বিভাজক, ফিউশন রিঅ্যাক্টরের জন্য অ্যানুলার ফিল্ড সুপারকন্ডাক্টিং ম্যাগনেট এবং অন্যান্য ক্রায়োজেনিক গবেষণা। হিলিয়াম ক্রায়োজেনিক সুপারকন্ডাক্টিং পদার্থ এবং চুম্বককে পরম শূন্যের কাছাকাছি তাপমাত্রায় শীতল করে, যে তাপমাত্রায় সুপারকন্ডাক্টরের রোধ হঠাৎ শূন্যে নেমে আসে। একটি সুপারকন্ডাক্টরের এই অত্যন্ত কম রোধ আরও শক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করে। হাসপাতালে ব্যবহৃত MRI যন্ত্রের ক্ষেত্রে, শক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্র রেডিওগ্রাফিক ছবিতে আরও বিস্তারিত চিত্র প্রদান করে।

হিলিয়ামকে সুপার কুল্যান্ট হিসেবে ব্যবহার করা হয়, কারণ এর গলনাঙ্ক ও স্ফুটনাঙ্ক সর্বনিম্ন, এটি বায়ুমণ্ডলীয় চাপে এবং ০ কেলভিন তাপমাত্রায় কঠিন হয় না এবং এটি রাসায়নিকভাবে নিষ্ক্রিয়, যার ফলে অন্য পদার্থের সাথে এর বিক্রিয়া করা প্রায় অসম্ভব। এছাড়াও, ২.২ কেলভিনের নিচে হিলিয়াম সুপারফ্লুইড বা অতি-তরল অবস্থায় পরিণত হয়। এখন পর্যন্ত, এই অনন্য অতি-গতিশীলতার সুবিধা কোনো শিল্পক্ষেত্রে কাজে লাগানো হয়নি। ১৭ কেলভিনের নিচের তাপমাত্রায়, ক্রায়োজেনিক উৎসে হিমায়ক হিসেবে হিলিয়ামের কোনো বিকল্প নেই।

বিমান ও মহাকাশচারী

হিলিয়াম বেলুন এবং এয়ারশিপেও ব্যবহৃত হয়। যেহেতু হিলিয়াম বাতাসের চেয়ে হালকা, তাই এয়ারশিপ এবং বেলুন হিলিয়াম দিয়ে পূর্ণ করা হয়। হিলিয়ামের সুবিধা হলো এটি অদাহ্য, যদিও হাইড্রোজেন বেশি প্লবতাযুক্ত এবং ঝিল্লি থেকে এর নির্গমনের হার কম। এর আরেকটি গৌণ ব্যবহার হলো রকেট প্রযুক্তিতে, যেখানে হিলিয়ামকে স্টোরেজ ট্যাঙ্কে জ্বালানি এবং জারক পদার্থ অপসারণ করতে এবং রকেট জ্বালানি তৈরির জন্য হাইড্রোজেন ও অক্সিজেনকে ঘনীভূত করতে একটি লস মিডিয়াম হিসেবে ব্যবহার করা হয়। এটি উৎক্ষেপণের আগে গ্রাউন্ড সাপোর্ট সরঞ্জাম থেকে জ্বালানি এবং জারক পদার্থ অপসারণ করতে এবং মহাকাশযানে তরল হাইড্রোজেনকে আগে থেকে ঠান্ডা করতেও ব্যবহার করা যেতে পারে। অ্যাপোলো প্রোগ্রামে ব্যবহৃত স্যাটার্ন ভি রকেটে উৎক্ষেপণের জন্য প্রায় ৩৭০,০০০ ঘনমিটার (১৩ মিলিয়ন ঘনফুট) হিলিয়ামের প্রয়োজন হয়েছিল।

পাইপলাইন ফুটো সনাক্তকরণ এবং সনাক্তকরণ বিশ্লেষণ

হিলিয়ামের আরেকটি শিল্প ব্যবহার হলো ছিদ্র শনাক্তকরণ। তরল এবং গ্যাসযুক্ত সিস্টেমে ছিদ্র শনাক্ত করতে ছিদ্র শনাক্তকরণ পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়। যেহেতু হিলিয়াম বাতাসের চেয়ে তিনগুণ দ্রুত কঠিন পদার্থের মধ্য দিয়ে ব্যাপিত হয়, তাই এটি উচ্চ-শূন্যস্থানের সরঞ্জাম (যেমন ক্রায়োজেনিক ট্যাঙ্ক) এবং উচ্চ-চাপের পাত্রে ছিদ্র শনাক্ত করার জন্য একটি ট্রেসার গ্যাস হিসাবে ব্যবহৃত হয়। বস্তুটি একটি প্রকোষ্ঠে রাখা হয়, যা পরে বায়ুশূন্য করে হিলিয়াম দিয়ে পূর্ণ করা হয়। এমনকি 10⁻⁹ mbar•L/s (10⁻¹⁰ Pa•m³/s)-এর মতো কম ছিদ্রের হারেও, ছিদ্র দিয়ে বেরিয়ে যাওয়া হিলিয়াম একটি সংবেদনশীল যন্ত্র (হিলিয়াম ভর বর্ণালিবীক্ষণ যন্ত্র) দ্বারা শনাক্ত করা যায়। পরিমাপ পদ্ধতিটি সাধারণত স্বয়ংক্রিয় এবং একে হিলিয়াম ইন্টিগ্রেশন টেস্ট বলা হয়। আরেকটি সহজতর পদ্ধতি হলো, প্রশ্নবিদ্ধ বস্তুটি হিলিয়াম দিয়ে পূর্ণ করে একটি হ্যান্ডহেল্ড ডিভাইস ব্যবহার করে ম্যানুয়ালি ছিদ্র খোঁজা।

ছিদ্র শনাক্তকরণের জন্য হিলিয়াম ব্যবহার করা হয়, কারণ এটি সবচেয়ে ছোট এবং এক-পরমাণুবিশিষ্ট অণু, তাই হিলিয়াম থেকে সহজেই ছিদ্র হয়। ছিদ্র শনাক্তকরণের সময় কোনো বস্তুর মধ্যে হিলিয়াম গ্যাস ভরা হয় এবং যদি ছিদ্র হয়, তবে হিলিয়াম ভর বর্ণালিবীক্ষণ যন্ত্রটি ছিদ্রের অবস্থান শনাক্ত করতে সক্ষম হয়। রকেট, জ্বালানি ট্যাঙ্ক, তাপ বিনিময়কারী, গ্যাস লাইন, ইলেকট্রনিক্স, টেলিভিশন টিউব এবং অন্যান্য উৎপাদন যন্ত্রাংশে ছিদ্র শনাক্ত করতে হিলিয়াম ব্যবহার করা যেতে পারে। ইউরেনিয়াম সমৃদ্ধকরণ কেন্দ্রে ছিদ্র শনাক্ত করার জন্য ম্যানহাটন প্রকল্পের সময় প্রথম হিলিয়াম ব্যবহার করা হয়েছিল। ছিদ্র শনাক্তকারী হিলিয়ামের পরিবর্তে হাইড্রোজেন, নাইট্রোজেন, বা হাইড্রোজেন ও নাইট্রোজেনের মিশ্রণ ব্যবহার করা যেতে পারে।

ঝালাই এবং ধাতুর কাজ

অন্যান্য পরমাণুর তুলনায় হিলিয়াম গ্যাসের আয়নীকরণ বিভব শক্তি বেশি হওয়ায়, আর্ক ওয়েল্ডিং এবং প্লাজমা আর্ক ওয়েল্ডিং-এ এটিকে একটি প্রতিরক্ষামূলক গ্যাস হিসেবে ব্যবহার করা হয়। ওয়েল্ডের চারপাশে থাকা হিলিয়াম গ্যাস গলিত অবস্থায় ধাতুকে জারিত হওয়া থেকে রক্ষা করে। হিলিয়ামের উচ্চ আয়নীকরণ বিভব শক্তির কারণে নির্মাণ, জাহাজ নির্মাণ এবং মহাকাশযান শিল্পে ব্যবহৃত টাইটানিয়াম, জিরকোনিয়াম, ম্যাগনেসিয়াম এবং অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয়ের মতো ভিন্ন ভিন্ন ধাতুর প্লাজমা আর্ক ওয়েল্ডিং করা সম্ভব হয়। যদিও শিল্ডিং গ্যাসে থাকা হিলিয়ামকে আর্গন বা হাইড্রোজেন দ্বারা প্রতিস্থাপন করা যায়, কিছু উপাদান (যেমন টাইটানিয়াম হিলিয়াম) প্লাজমা আর্ক ওয়েল্ডিং-এর জন্য প্রতিস্থাপন করা যায় না। কারণ হিলিয়ামই একমাত্র গ্যাস যা উচ্চ তাপমাত্রায় নিরাপদ।

উন্নয়নের অন্যতম সক্রিয় ক্ষেত্র হলো স্টেইনলেস স্টিল ওয়েল্ডিং। হিলিয়াম একটি নিষ্ক্রিয় গ্যাস, যার অর্থ হলো অন্য পদার্থের সংস্পর্শে এলে এটি কোনো রাসায়নিক বিক্রিয়া করে না। ওয়েল্ডিং সুরক্ষা গ্যাসের ক্ষেত্রে এই বৈশিষ্ট্যটি বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ।

হিলিয়ামও ভালোভাবে তাপ পরিবহন করে। এই কারণেই এটি সাধারণত এমন ওয়েল্ডিং-এ ব্যবহৃত হয় যেখানে ওয়েল্ডের ভেদ্যতা উন্নত করার জন্য উচ্চ তাপ প্রয়োগের প্রয়োজন হয়। ওয়েল্ডিং-এর গতি বাড়ানোর জন্যও হিলিয়াম উপকারী।

উভয় গ্যাসের ভালো বৈশিষ্ট্যগুলোর পূর্ণ সদ্ব্যবহার করার জন্য সুরক্ষামূলক গ্যাস মিশ্রণে সাধারণত হিলিয়ামের সাথে আর্গন বিভিন্ন পরিমাণে মেশানো হয়। উদাহরণস্বরূপ, হিলিয়াম একটি সুরক্ষামূলক গ্যাস হিসেবে কাজ করে যা ঝালাইয়ের সময় আরও প্রশস্ত ও অগভীর অনুপ্রবেশের সুযোগ করে দেয়। কিন্তু হিলিয়াম সেই পরিষ্কার করার কাজটি করে না যা আর্গন করে থাকে।

ফলস্বরূপ, ধাতু প্রস্তুতকারকরা প্রায়শই তাদের কাজের প্রক্রিয়ার অংশ হিসেবে হিলিয়ামের সাথে আর্গন মেশানোর কথা বিবেচনা করেন। গ্যাস শিল্ডেড মেটাল আর্ক ওয়েল্ডিংয়ের ক্ষেত্রে, হিলিয়াম/আর্গন মিশ্রণে গ্যাস মিশ্রণের ২৫% থেকে ৭৫% পর্যন্ত হিলিয়াম থাকতে পারে। সুরক্ষামূলক গ্যাস মিশ্রণের গঠন সামঞ্জস্য করার মাধ্যমে, ওয়েল্ডার ওয়েল্ডের তাপ বিতরণকে প্রভাবিত করতে পারেন, যা ফলস্বরূপ ওয়েল্ড মেটালের প্রস্থচ্ছেদের আকৃতি এবং ওয়েল্ডিংয়ের গতিকে প্রভাবিত করে।

ইলেকট্রনিক সেমিকন্ডাক্টর শিল্প

একটি নিষ্ক্রিয় গ্যাস হওয়ায় হিলিয়াম এতটাই স্থিতিশীল যে এটি অন্য কোনো মৌলের সাথে প্রায় কোনো প্রতিক্রিয়া করে না। এই বৈশিষ্ট্যের কারণে আর্ক ওয়েল্ডিং-এ এটিকে শিল্ড হিসেবে ব্যবহার করা হয় (বায়ুর অক্সিজেনের সাথে এর দূষণ রোধ করার জন্য)। সেমিকন্ডাক্টর এবং অপটিক্যাল ফাইবার তৈরির মতো ক্ষেত্রে হিলিয়ামের আরও কিছু গুরুত্বপূর্ণ ব্যবহার রয়েছে। এছাড়াও, গভীর সমুদ্রে ডুব দেওয়ার সময় রক্তপ্রবাহে নাইট্রোজেনের বুদবুদ তৈরি হওয়া রোধ করতে এবং এর ফলে ডাইভিং সিকনেস প্রতিরোধ করতে এটি নাইট্রোজেনের বিকল্প হিসেবে ব্যবহার করা যেতে পারে।

বিশ্বব্যাপী হিলিয়াম বিক্রয়ের পরিমাণ (২০১৬-২০২৭)

২০২০ সালে বৈশ্বিক হিলিয়াম বাজারের মূল্য ছিল ১৮২৫.৩৭ মিলিয়ন মার্কিন ডলার এবং ২০২৭ সালে এটি ২৭৪২.০৪ মিলিয়ন মার্কিন ডলারে পৌঁছাবে বলে আশা করা হচ্ছে, যার চক্রবৃদ্ধি বার্ষিক বৃদ্ধির হার (CAGR) ৫.৬৫% (২০২১-২০২৭)। আগামী বছরগুলোতে এই শিল্পে ব্যাপক অনিশ্চয়তা রয়েছে। এই গবেষণাপত্রে ২০২১-২০২৭ সালের পূর্বাভাসের তথ্য বিগত কয়েক বছরের ঐতিহাসিক অগ্রগতি, শিল্প বিশেষজ্ঞদের মতামত এবং এই গবেষণাপত্রের বিশ্লেষকদের মতামতের উপর ভিত্তি করে তৈরি করা হয়েছে।

হিলিয়াম শিল্প অত্যন্ত কেন্দ্রীভূত, এর উৎস প্রাকৃতিক সম্পদ এবং এর বিশ্বব্যাপী উৎপাদকরা সীমিত, প্রধানত মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র, রাশিয়া, কাতার এবং আলজেরিয়াতে অবস্থিত। বিশ্বে, এর ভোক্তা খাত মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র, চীন, ইউরোপ ইত্যাদিতে কেন্দ্রীভূত। এই শিল্পে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের একটি দীর্ঘ ইতিহাস এবং অটল অবস্থান রয়েছে।

অনেক কোম্পানির একাধিক কারখানা থাকে, কিন্তু সেগুলো সাধারণত তাদের লক্ষ্যভুক্ত ভোক্তা বাজারের কাছাকাছি থাকে না। ফলে, পণ্যের পরিবহন খরচ অনেক বেশি হয়।

প্রথম পাঁচ বছর ধরে উৎপাদন খুব ধীর গতিতে বেড়েছে। হিলিয়াম একটি অনবায়নযোগ্য শক্তির উৎস, এবং উৎপাদনকারী দেশগুলোতে এর নিরবচ্ছিন্ন ব্যবহার নিশ্চিত করার জন্য নীতিমালা রয়েছে। কেউ কেউ ভবিষ্যদ্বাণী করেন যে ভবিষ্যতে হিলিয়াম ফুরিয়ে যাবে।

এই শিল্পে আমদানি ও রপ্তানির অনুপাত অনেক বেশি। প্রায় সব দেশই হিলিয়াম ব্যবহার করে, কিন্তু খুব কম দেশেরই হিলিয়ামের মজুদ রয়েছে।

হিলিয়ামের বহুবিধ ব্যবহার রয়েছে এবং এটি আরও বেশি ক্ষেত্রে সহজলভ্য হবে। প্রাকৃতিক সম্পদের স্বল্পতার কারণে ভবিষ্যতে হিলিয়ামের চাহিদা বাড়ার সম্ভাবনা রয়েছে, যার জন্য উপযুক্ত বিকল্পের প্রয়োজন হবে। ২০২১ থেকে ২০২৬ সাল পর্যন্ত হিলিয়ামের দাম ক্রমাগত বাড়তে থাকবে বলে আশা করা হচ্ছে, যা ২০২০ সালের প্রতি ঘনমিটারে ১৩.৫৩ ডলার থেকে ২০২৭ সালের প্রতি ঘনমিটারে ১৯.০৯ ডলারে পৌঁছাবে।

এই শিল্পটি অর্থনীতি এবং নীতি দ্বারা প্রভাবিত হয়। বিশ্ব অর্থনীতি পুনরুদ্ধার হওয়ার সাথে সাথে, আরও বেশি সংখ্যক মানুষ পরিবেশগত মান উন্নয়নের বিষয়ে উদ্বিগ্ন হচ্ছেন, বিশেষ করে বৃহৎ জনসংখ্যা এবং দ্রুত অর্থনৈতিক প্রবৃদ্ধি সম্পন্ন অনুন্নত অঞ্চলগুলিতে, ফলে হিলিয়ামের চাহিদা বাড়বে।

বর্তমানে, প্রধান বৈশ্বিক উৎপাদনকারী সংস্থাগুলোর মধ্যে রয়েছে রাসগ্যাস, লিন্ডে গ্রুপ, এয়ার কেমিক্যাল, এক্সনমোবিল, এয়ার লিকুইড (জার্মানি) এবং গ্যাজপ্রম (রাশিয়া) ইত্যাদি। ২০২০ সালে, শীর্ষ ৬টি উৎপাদনকারী সংস্থার বিক্রয় অংশ ৭৪% ছাড়িয়ে যাবে। আশা করা হচ্ছে যে, আগামী কয়েক বছরে এই শিল্পে প্রতিযোগিতা আরও তীব্র হবে।

এইচএল ক্রায়োজেনিক সরঞ্জাম

তরল হিলিয়াম সম্পদের স্বল্পতা এবং ক্রমবর্ধমান মূল্যের কারণে, এর ব্যবহার ও পরিবহন প্রক্রিয়ায় তরল হিলিয়ামের অপচয় ও পুনরুদ্ধার হ্রাস করা গুরুত্বপূর্ণ।

১৯৯২ সালে প্রতিষ্ঠিত এইচএল ক্রায়োজেনিক ইকুইপমেন্ট হলো এইচএল ক্রায়োজেনিক ইকুইপমেন্ট কোম্পানি এবং ক্রায়োজেনিক ইকুইপমেন্ট কোং, লিমিটেড-এর একটি অধিভুক্ত ব্র্যান্ড। এইচএল ক্রায়োজেনিক ইকুইপমেন্ট গ্রাহকদের বিভিন্ন চাহিদা মেটাতে হাই ভ্যাকুয়াম ইনসুলেটেড ক্রায়োজেনিক পাইপিং সিস্টেম এবং সংশ্লিষ্ট সহায়ক সরঞ্জাম ডিজাইন ও উৎপাদনে প্রতিশ্রুতিবদ্ধ। ভ্যাকুয়াম ইনসুলেটেড পাইপ এবং ফ্লেক্সিবল হোস উচ্চ ভ্যাকুয়াম এবং বহুস্তরীয় মাল্টি-স্ক্রিন বিশেষ ইনসুলেটেড উপাদান দিয়ে তৈরি করা হয় এবং এটি ধারাবাহিক অত্যন্ত কঠোর প্রযুক্তিগত প্রক্রিয়াকরণ ও উচ্চ ভ্যাকুয়াম প্রক্রিয়ার মধ্য দিয়ে যায়, যা তরল অক্সিজেন, তরল নাইট্রোজেন, তরল আর্গন, তরল হাইড্রোজেন, তরল হিলিয়াম, তরলীকৃত ইথিলিন গ্যাস (LEG) এবং তরলীকৃত প্রাকৃতিক গ্যাস (LNG) স্থানান্তরের জন্য ব্যবহৃত হয়।

এইচএল ক্রায়োজেনিক ইকুইপমেন্ট কোম্পানির ভ্যাকুয়াম জ্যাকেটেড পাইপ, ভ্যাকুয়াম জ্যাকেটেড হোস, ভ্যাকুয়াম জ্যাকেটেড ভালভ এবং ফেজ সেপারেটর-এর পণ্য সিরিজ, যা একাধিক অত্যন্ত কঠোর প্রযুক্তিগত প্রক্রিয়ার মধ্য দিয়ে গেছে, তরল অক্সিজেন, তরল নাইট্রোজেন, তরল আর্গন, তরল হাইড্রোজেন, তরল হিলিয়াম, এলইজি এবং এলএনজি স্থানান্তরের জন্য ব্যবহৃত হয়। এই পণ্যগুলি বায়ু পৃথকীকরণ, গ্যাস, বিমান চলাচল, ইলেকট্রনিক্স, সুপারকন্ডাক্টর, চিপস, অটোমেশন অ্যাসেম্বলি, খাদ্য ও পানীয়, ফার্মেসি, হাসপাতাল, বায়োব্যাঙ্ক, রাবার, নতুন উপাদান উৎপাদন, রাসায়নিক প্রকৌশল, লোহা ও ইস্পাত এবং বৈজ্ঞানিক গবেষণা ইত্যাদি শিল্পের ক্রায়োজেনিক সরঞ্জামগুলিতে (যেমন ক্রায়োজেনিক ট্যাঙ্ক, ডিওয়ার এবং কোল্ডবক্স ইত্যাদি) পরিষেবা প্রদান করে।

এইচএল ক্রায়োজেনিক ইকুইপমেন্ট কোম্পানি লিন্ডে, এয়ার লিকুইড, এয়ার প্রোডাক্টস (এপি), প্রাক্সেয়ার, মেসার, বিওসি, ইওয়াতানি, এবং হ্যাংঝৌ অক্সিজেন প্ল্যান্ট গ্রুপ (হ্যাংইয়াং) ইত্যাদির যোগ্যতাসম্পন্ন সরবরাহকারী/বিক্রেতা হিসেবে স্বীকৃতি লাভ করেছে।