Nylig amerikansk fotonikgigantSammenhengendeog Japans Faraday 1867 Holdings signerte en intensjonsavtale (LOI) med mål om å skalere opp produksjonen avhøytemperatur superledende(HTS) bånd for utbredt bruk i storskala utplassering av fusjonsreaktorer, samt for å bidra til å drive den grønne energiomstillingen. Coherents excimer-lasere i Dette samarbeidet lover bredere bruksområder.
I det siste tiåret har det raskt utviklede utsiktene til karbonfri energi ført til fremskritt innen tokamak-enheter, samtidig som det har ført til økt etterspørsel etter superledende magnetbånd med høy temperatur. Høytemperatur superledende magnetbånd, en nøkkelteknologi i produksjonen av ultrasterke elektromagneter, har sin primære anvendelse i magnetiske inneslutningsfusjonsreaktorer for å begrense og kontrollere plasma. Spesielt har Faraday Factory Japan LLC, et japansk datterselskap av Faraday 1867 Holdings, dukket opp som verdens ledende produsent av høytemperatur superledende (HTS) magnetbånd.
Coherents LEAP excimer-laser, et industristandard pulserende laseravsetningsprodukt, har gitt et stort løft til produksjonsprosessen av superledende bånd med høy temperatur.
Magnetiske felt virker for å begrense og kontrollere ladet plasma i en tokamak-enhet, ifølge Tokamak Energy, en britisk fusjonsoppstart. Disse sterke magnetfeltene lar plasmaet varme opp til temperaturer over 100 millioner grader Celsius – terskelen som trengs for at fusjon skal bli en kommersielt levedyktig energikilde. Etter det tillater de kraftige magnetene i en sfærisk tokamak mer kompakt inneslutning, øker plasmatettheten og kraften samtidig som man unngår det dyre behovet for flytende heliumkjøling.
Kraftige magnetiske felt kan genereres ved å sende høye strømmer rundt en rekke elektromagnetspoler som omgir plasmaet. Magnetene er viklet med det Tokamak Energy kaller "banebrytende" høytemperatur superledende magnetbånd.
Håndtering av funksjonelle belegg
Faraday Factory Japan LLC, et datterselskap av Faraday 1867 Holdings, har produsert høytemperatur-superledende bånd siden 2012. Den nevnte intensjonsavtalen viser til den japanske fabrikkens strategi for å møte den globale etterspørselen etter HTS-bånd, og Coherent sier at etterspørselen etter slike bånd forventes å tidobles mellom nå og 2027.
Det japanske selskapet bruker ionestråleassistert avsetning (IBAD), pulsert laseravsetning (PLD), sølvmagnetronforstøvning og elektrokjemisk plettering av kobber, som krever flere produksjonstrinn for å lage slike bånd. Av disse er excimer-basert pulserende laseravsetning (PLD) den eneste utprøvde masseproduksjonsmetoden for å lage sjeldne jordarters barium kobberoksid (REBCO) filmer med de egenskapene som kreves for flerlags HTS-tape.
Pulserende laseravsetning (PLD) er et potent verktøy for å produsere funksjonelle belegg av høy kvalitet», beskriver Faraday Plant på sin nettside. Avsetningsprosessen genereres av en plym av laserstråler som treffer et mål på en metallstrimmel med et bufferlag ved høy temperaturer.HTS-forbindelser er komplekse oksidmaterialer, og PLD-metoden spiller en viktig rolle i å produsere høytemperatursuperledende lag med tett kontrollert sammensetning, tykkelse og mikrostruktur."
Intensjonsavtalen signert med Coherent sies å skissere en strategi for å øke kapasiteten til fremstilling av høytemperatursuperledere ved å bruke selskapets "LEAP"-laser.
Coherents LEAP excimer-lasere er industristandarden for programmerbare logiske enheter for bruk i produksjon av HTS-tape," sa Coherent. "LEAP-laserne er basert på kilder for argonfluorid (ArF), kryptonfluorid (KrF) og xenonklorid (XeCl). ved henholdsvis 193 nm, 248 nm og 308 nm, og leverer utgangseffekter på opptil 300W. De er allerede i bruk i en rekke industrielle applikasjoner, som laserløftere for produksjon av organiske LED- og MicroLED-skjermer.
Beyond Fusion
Kai Schmidt, Senior Vice President for Coherents Excimer Laser Business Unit, sa: "Vi vet at land som er involvert i fusjonsenergikappløpet jobber hardt for å akselerere forsyningskjeden av høytemperatur-superledende bånd, som vokser med tusenvis av kilometer per år, i for å holde fusjonsteknologien fremover i et raskt tempo."
Sergey Lee, representativ direktør for Faradays Japan-anlegg, la på sin side til: "Vi har jobbet med Faraday 1867 i mer enn et tiår, og laserne våre er ivrige etter å spille en viktig rolle i opptrappingsfasen av HTS-tapeproduksjonen . Bruksområdene for HTS-bånd er ikke begrenset til fusjonsreaktorer- -De inkluderer tapsfri energioverføring, null-karbon luftfart og containerskip, heliumfrie NMR-systemer, avanserte fremdriftssystemer for romfartøy og mer. Disse applikasjonene driver tosifret årlig vekst i HTS-tapemarkedet, så det haster med å investere i HTS-tapeproduksjonskapasiteter.»
HTS-båndet er en av nøkkelteknologiene for å realisere fusjonsreaktorer med magnetisk inneslutning som tokamaks. Tokamak-design er enklere, mer kompakt og billigere å betjene enn tidligere teknologier. HTS-tape kan operere ved temperaturer i titalls Kelvin-området, noe som eliminerer behovet for dyre kjølesystemer basert på ikke-bærekraftig flytende helium-teknologi. Fusjonsreaktorer med magnetisk inneslutning forventes til syvende og sist å kunne generere gigawatt karbonfri elektrisitet med en netto gevinst på mer enn 10 prosent og kan dermed spille en viktig rolle i den globale overgangen til grønn energi.
