هلیوم مایع خنثی، بی رنگ، غیر خورنده، به شدت سرد و غیر آتش زا است و با عناصر و ترکیبات دیگر تحت شرایط عادی واکنش نمی دهد و از آنجا که غیر خورنده است ماده خاصی برای ساخت ظرف نگهدارنده آن لازم نیست. اما مواد سازنده بدنه باید برای استفاده در دماهای بسیار پایین هلیوم مناسب باشد. لوله ها و اتصالات باید طوری طراحی شود تا بتوانند به راحتی فشار بالا و دمای پایین را تحمل کنند.
تولید هلیوم مایع
بیشتر هلیوم تجاری از گاز طبیعی در طول یک فرایند جدایش برودتی بازیافت می شود. در حالت عادی هلیوم کمتر از 1 درصدد حجمی در گاز طبیعی وجود دارد. گاز هلیوم بازیافت 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 5000 تا 11000 گالن دارای یک فضای عایق شده با خلا یا گاز محافظ نیتروژن و عایق چند لایه هستند. این طراحی نشت حرارت و تبخیر هلیوم را در طول انتقال کاهش می دهد.
کاربردهای هلیوم مایع
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 فی است. گاز هلیوم یک اتمسفر حفاظتی در تولید مواد واکنش پذیر مثل تیتانیوم و زیریم 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 می شود.
محفظه هلیوم مایع
هلیوم مایع معمولا در محفظه های عایق خلا ذخیره و حمل می شود. ظرفیت مخازن مایع در رنج 30 لیتر تا 500 لیتر استاندارد شده اند. ظرفیت بزرگتر تانک ها نیز درگستره 5000 تا 11000 گالن هستند. از آنجا که در محفظه ها نشت حرارت همواره وجود دارد. تبخیر به صورت پیوسته در محفظه های کوچکتر اتفاق می افتد. نرخ تبخیر متفاوت است و به طراحی محفظه و حجم هلیوم ذخیره شده بستگی دارد. محفظه ها مطابق با استانداردهای کاربردی برای تحمل فشار و دمای بسیار پایین هلیوم طراحی و ساخته می شوند.
تانک-هلیوم-مایع
سیلندر هلیوم مایع
هلیوم مایع برای مشتریان در سیلندرهای مایع فراهم می شود. سیلندر مایع شامل دو مخزن استوانه ای تو در تو است. فضای داخلی این دو لایه از هوا تخلیه شده و دارای چند لایه عایق است. هلیوم به عنوان یک مایع خارج می شود اما در دما و فشار کم ممکن است به صورت گاز خارج شود. ابزارهای کاهنده فشار چندگانه در دهانه این محفظه ها نصب می شود تا از افزایش فشار جلوگیری نماید. مصرف کنندگان بایستی از اهمیت قرار گرفتن درست دریچه ها بر روی محفظه هلیوم مایع آگاه باشند. اگر مشکلی در بستن آن ها به وجود آید می تواند منجر به از دست رفتن محصول و یا ایجاد شرایط خطرناک شود.
خطوط انتقال
برای انتقال بایستی یک خط انتقال خلا ایجاد شود. یک خط انتقال معمول برای انتقال هلیوم مایع با استفاده از فشار بخار خود محصول یا اعمال یک فشار خارجی فراهم می شود. اگر یک منبع خارجی برای فشرده سازی محفظه مایع به کار گرفته شود رگلاتورهای فشار و دریچه های اطمینان باید برای حفاظت خط از فشار زیاد نصب شود. تنها گاز هلیوم خشک در خطوطی که با اعمال فشار خارجی مایع سازی و انتقال را انجام می دهند قابل قبول است. استفاده از هر هلیوم دیگری منجر به ایجاد قطعات یخ در خطوط می شود.
دستگاه MRI بزرگترین مصرف کننده هلیوم مایع
بیمارستان ها و مراکز تصویر برداری در آمریکا نگاه دقیقی به منابع هلیوم مایع به عنوان یک جزء کلیدی در خنک کردن مگنت های MRI دارند. علاوه بر این چون هلیوم محصول جانبی گاز طبیعی است تولید آن به تقاضای گاز طبیعی نیز بستگی دارد.
یک سیستم MRI برای خنک نگه داشتن مگنت نیاز به هلیوم مایع دارد. به ویژه هنگامی که در حال تصویر برداری از بیمار است. البته در حالت خاموش هم این فرایند خنک سازی ادامه پیدا می کند. سیستم MRI بایستی تا -452 درجه فارنهایت سرد شود و هلیوم مایع موثرترین راه برای سرد کردن کافی مگنت ها تا این دما است. مگنت های قدیمی تر MRI هلیوم مایع را با سرعت بیشتری از مگنت های قدیمی تر و با تکنولوژی کارا تر به جوش می آورند.
به طور معمول یک دستگاه MRI یک حد آستانه برای گاز هلیوم دارد که مقدار آن باید بیشتر از آن باشد تا بتواند از گرم شدن مگنت ها جلوگیری کند بسته به اندازه مگنت یک سیستم MRI می تواند مقدار هلیوم را بین 1500 لیتر و 2000 لیتر نگه دارد. مخازن هلیوم به طور عادی 250 لیتر هلیوم مایع برای پر کردن 90 درصد ظرفیت دستگاه استفاده می کنند.
-MRIهلیوم-مایع
مصرف میانگین هلیوم
کمی کردن مصرف میانگین هلیوم یک دستگاه MRI سخت است. به این دلیل که بستگی به چگونگی استفاده دستگاه از مگنت ها، تعداد بیماران تحت تصویر برداری و معاینه هایی که توسط دستگاه انجام می شود، دارد.
فاکتورهای خارجی دیگری نیز وجود دارد که می تواند منجر به افزایش مصرف شود. به عنوان مثال برای خنک نگه داشتن کمپرسور دستگاه و عملکرد بهینه آن از یک خنک کننده استفاده شود. اگر یک اتصالی در جریان برق ایجاد شود می تواند منجر به شروع مصرف هلیوم برای نگه داشتن مگنت در دمای نزدیک دمای آستانه شود.
در حالت کلی مگنت های پر قدرت تر میزان گاز هلیوم بیشتری مصرف می کنند. به عنوان مثال یک دستگاه MRI تسلا 7 می تواند مقدار زیادی هلیوم مایع تا 6000 لیتر مصرف کند.
درباره این سایت