ヘリウムは、記号He、原子番号2の化学元素です。大気中に稀に存在し、無色、無味、無毒性、不燃性で、水にわずかに溶けます。大気中のヘリウム濃度は、体積百分率で5.24 x 10-4です。ヘリウムはあらゆる元素の中で最も沸点と融点が低く、極低温の条件下を除いて気体としてのみ存在します。

ヘリウムは主に気体または液体ヘリウムとして輸送され、原子炉、半導体、レーザー、電球、超伝導、計測機器、半導体および光ファイバー、極低温、MRI、研究開発研究に使用されます。

低温冷源

ヘリウムは、磁気共鳴画像法 (MRI)、核磁気共鳴 (NMR) 分光法、超伝導量子粒子加速器、大型ハドロン衝突型加速器、干渉計 (SQUID)、電子スピン共鳴 (ESR) および超伝導磁気エネルギー貯蔵 (SMES)、MHD 超伝導発電機、超伝導センサー、送電、磁気浮上輸送、質量分析計、超伝導磁石、強磁場セパレーター、核融合炉用の環状磁場超伝導磁石、その他の極低温研究などの極低温冷却源の極低温冷媒として使用されます。ヘリウムは極低温超伝導材料と磁石を絶対零度近くまで冷却し、その時点で超伝導体の抵抗が突然ゼロになります。超伝導体の非常に低い抵抗により、より強力な磁場が生成されます。病院で使用される MRI 装置の場合、磁場が強いほどレントゲン画像の詳細度が高くなります。

ヘリウムは超冷却剤として使用されます。ヘリウムは融点と沸点が最も低く、大気圧および0K（摂氏零度）でも固化せず、化学的に不活性であるため、他の物質と反応することがほとんど不可能です。さらに、ヘリウムは2.2K（摂氏零度）以下で超流動状態になります。これまで、この比類なき超流動性は、いかなる産業用途にも利用されていませんでした。17K（摂氏零度）以下の温度では、極低温源における冷媒としてヘリウムに代わるものはありません。

航空宇宙学

ヘリウムは気球や飛行船にも使用されています。ヘリウムは空気より軽いため、飛行船や気球にはヘリウムが充填されています。ヘリウムは不燃性という利点がありますが、水素の方が浮力が大きく、膜からの蒸発率が低いという欠点があります。もう一つの副次的な用途はロケット技術で、ヘリウムは貯蔵タンク内の燃料と酸化剤を置換するための損失媒体として、また水素と酸素を凝縮してロケット燃料を製造する際に使用されます。また、打ち上げ前に地上支援装置から燃料と酸化剤を除去するためにも、宇宙船内の液体水素を予冷するためにも使用できます。アポロ計画で使用されたサターンVロケットでは、打ち上げに約37万立方メートル（1,300万立方フィート）のヘリウムが必要でした。

パイプラインの漏れ検出と検出分析

ヘリウムのもう一つの産業用途はリーク検出です。リーク検出は、液体と気体を含むシステムの漏れを検出するために使用されます。ヘリウムは固体中を空気の3倍の速さで拡散するため、高真空装置（極低温タンクなど）や高圧容器内の漏れを検出するためのトレーサーガスとして使用されます。対象物をチャンバーに入れ、チャンバー内を真空にしてからヘリウムで充填します。10-9 mbar•L/s（10-10 Pa•m3 / s）という低い漏れ速度でも、漏れ口から漏れるヘリウムを高感度装置（ヘリウム質量分析計）で検出できます。この測定手順は通常自動化されており、ヘリウム統合テストと呼ばれます。もう1つのより簡単な方法は、問題の対象物をヘリウムで充填し、携帯用デバイスを使用して手動で漏れを探すことです。

ヘリウムは最小の分子であり、単原子分子であるため容易に漏れるため、漏れ検出に使用されます。漏れ検出では、対象物にヘリウムガスを充填し、漏れが発生した場合、ヘリウム質量分析計によって漏れ箇所を特定できます。ヘリウムは、ロケット、燃料タンク、熱交換器、ガス管、電子機器、テレビブラウン管、その他の製造部品の漏れ検出に使用できます。ヘリウムを用いた漏れ検出は、マンハッタン計画においてウラン濃縮工場の漏れ検出に初めて使用されました。漏れ検出用のヘリウムは、水素、窒素、または水素と窒素の混合物に置き換えることができます。

溶接と金属加工

ヘリウムガスは、他の原子よりも高いイオン化ポテンシャルエネルギーを持つことから、アーク溶接およびプラズマアーク溶接において保護ガスとして使用されます。溶接部周囲のヘリウムガスは、溶融状態における金属の酸化を防ぎます。ヘリウムの高いイオン化ポテンシャルエネルギーにより、チタン、ジルコニウム、マグネシウム、アルミニウム合金など、建設、造船、航空宇宙産業で使用される異種金属のプラズマアーク溶接が可能になります。シールドガス中のヘリウムはアルゴンまたは水素に置き換えることができますが、チタンヘリウムなど、一部の材料はプラズマアーク溶接では代替できません。これは、ヘリウムが高温で安全な唯一のガスであるためです。

最も活発な開発分野の一つはステンレス鋼の溶接です。ヘリウムは不活性ガスであるため、他の物質に触れても化学反応を起こしません。この特性は、溶接保護ガスにおいて特に重要です。

ヘリウムは熱伝導性にも優れています。そのため、溶接部の濡れ性を向上させるために高い入熱が必要となる溶接箇所では、ヘリウムが広く使用されています。また、ヘリウムは溶接速度を上げるのにも役立ちます。

ヘリウムは通常、アルゴンと様々な量で混合され、両方のガスの優れた特性を最大限に活用するために保護ガスとして使用されます。例えば、ヘリウムは保護ガスとして作用し、溶接時の溶け込みをより広く浅くするのに役立ちます。しかし、ヘリウムにはアルゴンのような洗浄効果はありません。

そのため、金属メーカーは作業工程の一環としてアルゴンとヘリウムの混合を検討することがよくあります。ガスシールドメタルアーク溶接では、ヘリウム/アルゴン混合ガス中のヘリウムは25%～75%を占めることがあります。保護ガスの組成を調整することで、溶接部の熱分布を調整することができ、ひいては溶接金属の断面形状や溶接速度にも影響を与えます。

電子半導体産業

ヘリウムは不活性ガスであるため、非常に安定しており、他の元素とほとんど反応しません。この特性から、アーク溶接ではシールド（空気中の酸素の汚染を防ぐ）として使用されます。また、半導体や光ファイバーの製造など、重要な用途にも使用されています。さらに、深海潜水においては、窒素の代わりにヘリウムを使用することで、血流中の窒素気泡の発生を防ぎ、潜水病を予防することができます。

世界のヘリウム販売量（2016～2027年）

世界のヘリウム市場は2020年に1億8,2537万米ドルに達し、2027年には2億7,4204万米ドルに達すると予測されています。2021年から2027年にかけての年平均成長率（CAGR）は5.65%です。この業界は今後数年間、大きな不確実性を抱えています。本稿における2021年から2027年の予測データは、過去数年間の歴史的発展、業界専門家の意見、そして本稿に寄稿するアナリストの意見に基づいています。

ヘリウム産業は高度に集中しており、天然資源を原料としているため、世界的に製造業者は限られており、主に米国、ロシア、カタール、アルジェリアに集中しています。世界的に見ると、消費部門は米国、中国、欧州などに集中しています。米国は長い歴史と揺るぎない地位を誇り、この業界において確固たる地位を築いています。

多くの企業は複数の工場を所有していますが、それらは通常、ターゲットとなる消費者市場の近くにはありません。そのため、製品の輸送コストが高くなります。

最初の5年間以来、生産量の増加は非常に緩やかです。ヘリウムは再生不可能なエネルギー源であり、生産国ではその継続的な利用を確保するための政策が実施されています。将来、ヘリウムが枯渇すると予測する人もいます。

この産業は輸出入の割合が高い。ほぼすべての国がヘリウムを使用しているが、ヘリウムの埋蔵量を持つ国はごくわずかである。

ヘリウムは幅広い用途があり、今後ますます多くの分野で利用されるようになるでしょう。天然資源の希少性を考えると、ヘリウムの需要は将来的に増加すると予想され、適切な代替品が必要になります。ヘリウム価格は、2021年から2026年にかけて上昇を続け、13.53ドル/立方メートル（2020年）から19.09ドル/立方メートル（2027年）まで上昇すると予想されます。

業界は経済と政策の影響を受けます。世界経済の回復に伴い、環境基準の向上に対する関心が高まり、特に人口が多く経済成長が著しい発展途上地域では、ヘリウムの需要が増加するでしょう。

現在、世界の主要メーカーには、ラスガス、リンデグループ、エアケミカル、エクソンモービル、エア・リキード（ドイツ）、ガスプロム（ロシア）などが含まれます。2020年には、上位6社の売上高シェアが74%を超える見込みです。今後数年間、業界競争はより激化すると予想されます。

HL極低温装置

液体ヘリウム資源の不足と価格の高騰により、液体ヘリウムの使用および輸送プロセスにおける損失と回収を削減することが重要です。

HL Cryogenic Equipmentは1992年に設立され、HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,Ltd.傘下のブランドです。HL Cryogenic Equipmentは、高真空断熱極低温配管システムおよび関連サポート機器の設計・製造に注力し、お客様の多様なニーズにお応えしています。真空断熱パイプとフレキシブルホースは、高真空・多層マルチスクリーンの特殊断熱材を使用し、厳格な技術処理と高真空処理を経て製造されており、液体酸素、液体窒素、液体アルゴン、液体水素、液体ヘリウム、液化エチレンガス（LEG）、液化天然ガス（LNG）の輸送に使用されています。

HL Cryogenic Equipment Company の真空ジャケット パイプ、真空ジャケット ホース、真空ジャケット バルブ、相分離器の製品シリーズは、一連の非常に厳格な技術的処理を経たもので、液体酸素、液体窒素、液体アルゴン、液体水素、液体ヘリウム、LEG、LNG の移送に使用され、空気分離、ガス、航空、エレクトロニクス、超伝導、チップ、自動化アセンブリ、食品および飲料、製薬、病院、バイオバンク、ゴム、新素材製造、化学工学、鉄鋼、科学研究などの業界の極低温装置 (例: 極低温タンク、デュワー、コールドボックスなど) に使用されています。

HL Cryogenic Equipment Company は、Linde、Air Liquide、Air Products (AP)、Praxair、Messer、BOC、Iwatani、Hangzhou Oxygen Plant Group (Hangyang) などの認定サプライヤー/ベンダーになりました。