هلیوم (Helium) یکی از گازهای نجیب است که در جدول تناوبی با نماد He و عدد اتمی 2 مشخص میشود. این عنصر در گروه 18 جدول تناوبی قرار دارد ، هلیوم به عنوان یک گاز بیاثر، بیبو، بیمزه و بیرنگ، نقش کلیدی در فعالیتهای هوافضا و هوانوردی ایفا میکند . یکی از اصلیترین کاربردهای آن در تست فشار و آشکارسازی نشت در تجهیزات حیاتی مانند موتورهای موشک است. به دلیل ویسکوزیته کم و توانایی انتشار بالا، هلیوم میتواند نشتیهایی را که با روشهای دیگر قابل شناسایی نیستند، با دقت بالا آشکار کند.
هلیوم همچنین در خنکسازی و خالصسازی سیستمهای هیدروژن مورد استفاده قرار میگیرد. به دلیل دمای ذوب و جوش بسیار پایین، این گاز برای جایگزینی مایعات بسیار سرد مانند هیدروژن مایع یا اکسیژن مایع، بدون خطر انجماد، ایدهآل است. خاصیت رسانایی حرارتی بالای هلیوم نیز آن را به یک عامل خنککننده مؤثر برای بسیاری از کاربردهای هوافضا تبدیل کرده است. این ویژگیها، هلیوم را به عنصری حیاتی در تولید و پشتیبانی فعالیتهای پرتاب موشک تبدیل کرده است.
هلیوم در صنعت هوافضا چه کاربردی دارد؟
هلیوم در صنعت هوافضا نقش حیاتی دارد و به دلیل ویژگیهای خاص خود، در ساخت و عملیات تجهیزات مختلف کاربرد گستردهای یافته است. یکی از کاربردهای اصلی هلیوم در پر کردن مخازن فشار بالا و جلوگیری از خطرات آتشسوزی در سیستمهای سوخت موشکها است. این گاز بیاثر و سبک، به عنوان یک عامل پاکسازی و خنککننده در تجهیزات موشکی و سفینههای فضایی استفاده میشود و به افزایش ایمنی و عملکرد کمک میکند.
همچنین، هلیوم در بالونهای تحقیقاتی و هواپیماهای سبک برای ایجاد شناوری استفاده میشود. این خاصیت باعث شده است که از آن برای مطالعات جوی و پروژههای علمی در ارتفاعات بالا بهره گرفته شود. در عملیات فضایی، هلیوم به عنوان خنککننده برای حفظ دمای بسیار پایین مایعاتی مانند هیدروژن و اکسیژن مایع به کار میرود و نقش کلیدی در راهاندازی و عملکرد موفقیتآمیز مأموریتهای فضایی دارد.
گازهای محافظ در جوشکاری
گازهای محافظ در جوشکاری نقش مهمی در حفظ کیفیت و پایداری جوش دارند. این گازها، مانند آرگون، هلیوم، دیاکسید کربن یا ترکیبات آنها، برای محافظت از فلز ذوبشده و الکترود در برابر اکسیداسیون و آلودگیهای محیطی استفاده میشوند. بسته به نوع جوشکاری، گازهای محافظ مختلفی انتخاب میشوند.
آزمون و تست تجهیزات فضایی
هلیوم در آزمون و تست تجهیزات فضایی، هلیوم برای بررسی نشتی سیستمها و مخازن سوخت استفاده میشود. بهدلیل ویسکوزیته پایین و توانایی نفوذ بالا، این گاز میتواند نشتیهای بسیار کوچک را شناسایی کند که در ایمنی و عملکرد تجهیزات فضایی نقش حیاتی دارند.
پر کردن بالون ها و ذخیره سازی انرژی
در پر کردن بالونها، هلیوم بهدلیل سبک بودن و خاصیت اشتعالناپذیری، گزینهای ایدهآل است. بالونهای پر شده با هلیوم برای تحقیقات جوی و حمل تجهیزات به ارتفاعات بالا استفاده میشوند.
هلیوم همچنین در ذخیرهسازی انرژی نقش مهمی دارد. بهدلیل خاصیت پایدار حرارتی، از آن برای خنکسازی سیستمهای انرژی مانند سوپرکامپیوترهای فضایی و باتریهای پیشرفته استفاده میشود. این کاربردها باعث میشود هلیوم به یکی از گازهای کلیدی در صنعت هوافضا تبدیل شود.
در حوزه ذخیرهسازی انرژی، هلیوم به دلیل ویژگیهای حرارتی و پایداری شیمیایی منحصربهفرد خود، در فناوریهای پیشرفته نقش مهمی دارد. یکی از کاربردهای آن در خنکسازی سیستمهای ذخیرهسازی انرژی حرارتی و مغناطیسی است که برای حفظ کارایی و جلوگیری از گرمشدن بیش از حد به محیطهای پایدار نیاز دارند. همچنین، از هلیوم در خنکسازی ابررساناها استفاده میشود، که بخش مهمی از سیستمهای ذخیرهسازی انرژی پیشرفته مانند دستگاههای MRI و ژیروترونهای فضایی هستند. این کاربردها امکان ذخیره انرژی با راندمان بالا و تلفات کمتر را فراهم میکنند و موجب بهینهسازی عملکرد تجهیزات در محیطهای حساس هوافضایی میشوند.
تحت فشار قرار دادن مخازن سوخت
برای تحت فشار قرار دادن مخازن سوخت، هلیوم به دلیل ویژگیهای منحصر به فرد خود یکی از گزینههای کلیدی در صنعت هوافضا محسوب میشود. این گاز بیاثر و سبک بهعنوان یک عامل فشاردهنده استفاده میشود تا سوخت درون مخازن موشک تکمیل شده و عملکرد سیستمهای موشکی استفاده میشود. با فشاردهی مخازن سوخت، اطمینان حاصل میشود که سوخت بهطور یکنواخت به موتور موشک منتقل شود، حتی در شرایط سخت پرواز. ویژگیهای هلیوم مانند بیاثر بودن و مقاومت در برابر واکنشهای شیمیایی، این گاز را به گزینهای امن و مؤثر برای این کاربرد تبدیل کرده است. همچنین، سبک بودن و قابلیت تحمل فشار بالا، از دلایل دیگر استفاده از هلیوم در این زمینه است.
پاکسازی سیستم های سوخت
هلیوم به عنوان گازی بیاثر و ایمن، در پاکسازی سیستمهای سوختی موشکها و فضاپیماها استفاده میشود. این فرآیند که به عنوان پرجینگ شناخته میشود، شامل جایگزینی سوخت یا اکسیژن باقیمانده با هلیوم است تا خطر اشتعال یا انفجار کاهش یابد. هلیوم به دلیل خاصیت بیواکنشی و نقطه انجماد پایین، گزینهای ایدهآل برای این کاربرد محسوب میشود. این گاز میتواند سیستمهای سوختی را از هرگونه آلودگی و مایعات بسیار سرد پاکسازی کرده و ایمنی و کارایی عملیات را تضمین کند.
سیستم های خنک کننده
سیستمهای خنککننده در صنعت هوافضا نقش حیاتی در کنترل دما و جلوگیری از خرابی تجهیزات حساس دارند. این سیستمها از گاز هلیوم بهعنوان عامل انتقال حرارت استفاده میکنند. هلیوم به دلیل خواص منحصربهفردش، مانند رسانایی حرارتی بالا، نقطه جوش و ذوب پایین و غیرقابل اشتعال بودن، انتخابی ایدهآل برای خنک کردن سیستمهای پیچیده است. این گاز در خنک کردن موتورهای موشک، تجهیزات الکترونیکی حساس و حتی سیستمهای تهویه داخل سفینهها مورد استفاده قرار میگیرد.
هلیوم در سیستمهای خنککننده بهطور گستردهای برای انتقال گرما از اجزای داغ به مناطق سردتر استفاده میشود. همچنین در موشکها و سفینههای فضایی به خنکسازی هیدروژن مایع کمک میکند که برای پیشرانش مورد نیاز است. خواص بیاثر و حرارتی آن اطمینان از عملکرد ایمن و کارآمد سیستمها را فراهم میآورد.
آیا هلیوم در هواپیما استفاده میشود؟
هلیوم به طور مستقیم در سیستمهای هوانوردی معمول مانند هواپیماهای تجاری استفاده نمیشود، اما کاربردهای حیاتی در صنعت هوافضا دارد. این گاز برای آزمایش نشتی تجهیزات و مخازن، پاکسازی سیستمها و در سیستمهای سرمایش عمیق موشکها و ماهوارهها به کار میرود. همچنین، بالونهای تحقیقاتی و نظارتی، به ویژه در ارتفاعات بالا، از هلیوم برای پر شدن و دستیابی به شناوری بهره میبرند، زیرا سبکتر از هوا و بیخطر است
قیمت گاز هلیوم
قیمت هلیوم به دلیل کمبود منابع و افزایش تقاضا در حال افزایش است. برای گاز هلیوم در حجم بالا (هزار فوت مکعب، MCF)، قیمت در بازار جهانی به طور متوسط بین 200 تا 300 دلار متغیر است، در حالی که قیمت برای کاربردهای کوچکتر و تخصصیتر ممکن است بیشتر باشد. نوسانات قیمت به دلیل محدودیت در منابع استخراج و مسائل ژئوپلیتیکی رخ میدهد.
خرید گاز هلیوم
برای خرید گاز هلیوم، شرکتهایی مانند Linde PLC، Air Liquide، Gazprom، Matheson Tri-Gas از تامینکنندگان بزرگ در سطح بینالمللی هستند. این شرکتها هلیوم را برای مصارف صنعتی، پزشکی و تجاری ارائه میدهند. برای کاربردهای خانگیتر، مانند پر کردن بادکنکها، تامینکنندگان محلی نیز محصولات هلیوم فشرده را عرضه میکنند که اغلب از طریق فروشگاههای خردهفروشی قابل تهیه است. هلیوم به دلیل ایمنی و وزن سبک خود، گزینهای محبوب برای پر کردن بادکنکها است. بادکنکهای هلیومی در جشنها و تبلیغات استفاده میشوند و به دلیل شناوری طبیعی هلیوم، تجربهای منحصربهفرد فراهم میکنند.
کلام آخر
هلیوم به دلیل خواص منحصربهفرد خود مانند بیاثر بودن، نقطه جوش پایین، رسانایی حرارتی بالا و سبک بودن، به یکی از عناصر کلیدی در صنعت هوافضا تبدیل شده است. از تست نشتی و پاکسازی سیستمهای سوختی گرفته تا خنکسازی تجهیزات حساس و ایجاد شناوری در بالونهای تحقیقاتی، این گاز نقش بیبدیلی در افزایش ایمنی، بهرهوری و عملکرد تجهیزات هوافضایی ایفا میکند. با توجه به رشد فناوریهای فضایی و نیازهای روزافزون به گازهای با کارایی بالا، اهمیت هلیوم در این صنعت همچنان رو به افزایش است.
منبع : rockymountainair
