Äskettäin Yhdysvaltain fotoniikan jättiläinenJohdonmukainenja japanilainen Faraday 1867 Holdings allekirjoittivat aiesopimuksen (LOI) tavoitteenaan lisätäkorkean lämpötilan suprajohtava(HTS) -nauhat laajaan käyttöön fuusioreaktorien laajamittaisessa käyttöönotossa sekä auttamaan siirtymään vihreään energiaan. Coherentin eksimeerilaserit vuonna Tämä yhteistyö lupaa laajempia sovelluksia.
Viime vuosikymmenen aikana nopeasti kehittyvä hiilidioksidittoman energian mahdollisuus on johtanut tokamak-laitteiden kehitykseen, samalla kun se on lisännyt korkean lämpötilan suprajohtavien magneettinauhojen kysyntää. Korkean lämpötilan suprajohtavilla magneettinauhoilla, jotka ovat avainteknologia ultravahvojen sähkömagneettien valmistuksessa, on ensisijainen käyttötarkoitus magneettisesti suljetuissa fuusioreaktoreissa plasman rajoittamiseksi ja hallitsemiseksi. Erityisesti Faraday Factory Japan LLC, Faraday 1867 Holdingsin japanilainen tytäryhtiö, on noussut maailman johtavaksi korkean lämpötilan suprajohtavien (HTS) magneettinauhojen valmistajaksi.
Coherentin LEAP excimer laser, alan standardi pulssilaserpinnoitustuote, on antanut merkittävän sysäyksen korkean lämpötilan suprajohtavien nauhojen valmistusprosessille.
Brittiläisen fuusioyrityksen Tokamak Energyn mukaan magneettikentät rajoittavat ja hallitsevat varattua plasmaa tokamak-laitteessa. Nämä voimakkaat magneettikentät mahdollistavat plasman lämpenemisen yli 100 miljoonan celsiusasteen lämpötiloihin - kynnykseen, joka tarvitaan fuusion kehittymiselle kaupallisesti kannattavaksi energialähteeksi. Sen jälkeen pallomaisen tokamakin tehokkaat magneetit mahdollistavat kompaktimman rajoituksen, lisäävät plasman tiheyttä ja tehoa samalla välttäen kalliin nestemäisen heliumin jäähdytyksen tarpeen.
Voimakkaita magneettikenttiä voidaan luoda johtamalla suuria virtoja plasmaa ympäröivien sähkömagneettikäämien ympärille. Magneetit on kääritty niin, että Tokamak Energy kutsuu "läpimurtaista" korkean lämpötilan suprajohtavaa magneettinauhaa.
Toiminnallisten pinnoitteiden käsittely
Faraday Factory Japan LLC, Faraday 1867 Holdingsin tytäryhtiö, on valmistanut korkean lämpötilan suprajohtavia nauhoja vuodesta 2012 lähtien. Edellä mainittu aiesopimus viittaa Japanin tehtaan strategiaan vastata HTS-nauhojen globaaliin kysyntään, ja Coherent sanoo, että tällaisille on kysyntää. nauhojen odotetaan kymmenkertaistuvan tämän hetken ja vuoteen 2027 mennessä.
Japanilainen yritys käyttää ionisuihkuavusteista pinnoitusta (IBAD), pulssilaserpinnoitusta (PLD), hopeamagnetronisputterointia ja kuparin sähkökemiallista pinnoitusta, jotka vaativat useita valmistusvaiheita tällaisten nauhojen valmistamiseksi. Näistä eksimeeripohjainen pulssilaserpinnoitus (PLD) on ainoa todistettu massatuotantomenetelmä harvinaisten maametallien bariumkuparioksidikalvojen (REBCO) luomiseksi, joilla on monikerroksisille HTS-nauhoille vaadittavat ominaisuudet.
Pulssilaserpinnoitus (PLD) on tehokas työkalu korkealaatuisten toiminnallisten pinnoitteiden tuottamiseen", Faraday Plant kuvailee verkkosivuillaan. Päällystysprosessi syntyy lasersäteiden tulvassa, joka osuu kohteeseen metallinauhalla, jonka puskurikerros on korkealla. HTS-yhdisteet ovat monimutkaisia oksidimateriaaleja, ja PLD-menetelmällä on tärkeä rooli korkean lämpötilan suprajohtavien kerrosten tuottamisessa, joiden koostumus, paksuus ja mikrorakenne on tiukasti kontrolloitu.
Coherentin kanssa allekirjoitetun aiesopimuksen sanotaan hahmottavan strategiaa korkean lämpötilan suprajohteiden valmistuskyvyn lisäämiseksi käyttämällä yhtiön "LEAP"-laseria.
Coherentin LEAP-eksimeerilaserit ovat alan standardi ohjelmoitaville logiikkalaitteille, joita käytetään HTS-nauhojen valmistuksessa", Coherent sanoi. "LEAP-laserit perustuvat argonfluoridia (ArF), kryptonfluoridia (KrF) ja ksenonkloridia (XeCl) säteileviin lähteisiin. 193 nm:ssä, 248 nm:ssä ja 308 nm:ssä, ja ne tarjoavat jopa 300 W:n lähtötehon. Niitä käytetään jo useissa teollisissa sovelluksissa, kuten lasernostimissa orgaanisten LED- ja MicroLED-näyttöjen valmistukseen.
Beyond Fusion
Kai Schmidt, Coherentin Excimer Laser -liiketoimintayksikön johtaja, sanoi: "Tiedämme, että fuusioenergiakilpaan osallistuvat maat tekevät lujasti töitä nopeuttaakseen korkean lämpötilan suprajohtavien nauhojen toimitusketjua, joka kasvaa tuhansia kilometrejä vuodessa. pitääkseen fuusioteknologian eteenpäin nopeassa tahdissa."
Faradayn Japanin tehtaan edustaja Sergey Lee puolestaan lisäsi: "Olemme työskennelleet Faraday 1867:n kanssa yli vuosikymmenen ajan, ja laserimme ovat innokkaita ottamaan tärkeän roolin HTS-nauhatuotannon ylösajovaiheessa. . HTS-nauhojen sovellusalueet eivät rajoitu fuusioreaktoreihin- -Niitä ovat häviöttömät energiansiirrot, hiilidioksidittomat lento- ja konttialukset, heliumittomat NMR-järjestelmät, kehittyneet avaruusalusten propulsiojärjestelmät ja paljon muuta. Nämä sovellukset ohjaavat kaksinumeroinen vuotuinen kasvu HTS-nauhamarkkinoilla, joten HTS-nauhan valmistuskapasiteettiin investoinnin kiireellisyys on selvä."
HTS-nauha on yksi avainteknologioista magneettisen eristyksen fuusioreaktorien, kuten tokamakkien, toteuttamisessa. Tokamak-mallit ovat yksinkertaisempia, kompaktimpia ja halvempia käyttää kuin aikaisemmat tekniikat. HTS-nauhat voivat toimia kymmenien Kelvinin lämpötiloissa, mikä eliminoi kalliiden jäähdytysjärjestelmien tarpeen, jotka perustuvat kestämättömään nestemäiseen heliumteknologiaan. Magneettisuljettujen fuusioreaktorien odotetaan viime kädessä pystyvän tuottamaan gigawattia hiilivapaata sähköä yli 10 prosentin nettohyötyllä, ja niillä voi siten olla tärkeä rooli globaalissa siirtymisessä vihreään energiaan.
