Ostatnio amerykański gigant fotonicznyZgodnyi japoński koncern Faraday 1867 Holdings podpisały list intencyjny (LOI), którego celem jest zwiększenie skali produkcjinadprzewodnictwo wysokotemperaturowe(HTS) do szerokiego zastosowania przy rozmieszczaniu reaktorów termojądrowych na dużą skalę, a także jako pomoc w przejściu na zieloną energię. Lasery ekscymerowe firmy Coherent w Ta współpraca zapewnia szersze zastosowania.
W ostatniej dekadzie szybko rozwijająca się perspektywa energii bezemisyjnej doprowadziła do postępu w dziedzinie urządzeń tokamakowych, powodując jednocześnie zwiększone zapotrzebowanie na nadprzewodzące taśmy magnetyczne wysokotemperaturowe. Wysokotemperaturowe nadprzewodzące taśmy magnetyczne, kluczowa technologia wytwarzania ultrasilnych elektromagnesów, mają swoje główne zastosowanie w reaktorach termojądrowych z zamknięciem magnetycznym do ograniczania i kontrolowania plazmy. Warto zauważyć, że Faraday Factory Japan LLC, japońska spółka zależna Faraday 1867 Holdings, stała się wiodącym na świecie producentem taśm magnetycznych z nadprzewodnictwem wysokotemperaturowym (HTS).
Laser ekscymerowy LEAP firmy Coherent, będący standardem branżowym produkt do osadzania za pomocą impulsowego lasera, znacząco usprawnił proces produkcji wysokotemperaturowych taśm nadprzewodzących.
Według Tokamak Energy, brytyjskiego start-upu zajmującego się syntezą termojądrową, pola magnetyczne ograniczają i kontrolują naładowaną plazmę w urządzeniu tokamak. Te silne pola magnetyczne umożliwiają nagrzanie plazmy do temperatury przekraczającej 100 milionów stopni Celsjusza – progu niezbędnego, aby synteza termojądrowa stała się opłacalnym komercyjnie źródłem energii. Następnie potężne magnesy w sferycznym tokamaku pozwalają na bardziej zwarte zamknięcie, zwiększając gęstość plazmy i moc, jednocześnie unikając kosztownej potrzeby chłodzenia ciekłym helem.
Silne pola magnetyczne można wytworzyć poprzez przepuszczanie wysokich prądów przez układ cewek elektromagnesów otaczających plazmę. Magnesy nawijane są za pomocą, jak to nazywa Tokamak Energy, „przełomowej” wysokotemperaturowej nadprzewodzącej taśmy magnetycznej.
Postępowanie z powłokami funkcjonalnymi
Faraday Factory Japan LLC, spółka zależna Faraday 1867 Holdings, zajmuje się produkcją wysokotemperaturowych taśm nadprzewodzących od 2012 roku. Wspomniany list intencyjny nawiązuje do strategii japońskiej fabryki mającej na celu zaspokojenie światowego popytu na taśmy HTS, a Coherent twierdzi, że zapotrzebowanie na takie Oczekuje się, że do roku 2027 liczba taśm wzrośnie dziesięciokrotnie.
Japońska firma stosuje osadzanie wspomagane wiązką jonów (IBAD), osadzanie laserem pulsacyjnym (PLD), rozpylanie magnetronowe srebra i elektrochemiczne powlekanie miedzią, co wymaga kilku etapów produkcyjnych w celu wytworzenia takich taśm. Spośród nich, ekscymerowe osadzanie laserowe pulsacyjne (PLD) jest jedyną sprawdzoną metodą masowej produkcji pozwalającą na tworzenie folii z tlenku baru i miedzi ziem rzadkich (REBCO) o właściwościach wymaganych w przypadku wielowarstwowych taśm HTS.
Pulsacyjne osadzanie laserowe (PLD) to potężne narzędzie do wytwarzania wysokiej jakości powłok funkcjonalnych” – opisuje zakład Faraday Plant na swojej stronie internetowej. Proces osadzania generowany jest przez pióropusz wiązek laserowych uderzających w cel na metalowym pasku z warstwą buforową przy dużej wysokości temperatury. Związki HTS to złożone materiały tlenkowe, a metoda PLD odgrywa ważną rolę w wytwarzaniu wysokotemperaturowych warstw nadprzewodzących o ściśle kontrolowanym składzie, grubości i mikrostrukturze.
List intencyjny podpisany z firmą Coherent ma na celu nakreślenie strategii zwiększenia możliwości wytwarzania nadprzewodników wysokotemperaturowych przy użyciu lasera „LEAP” firmy.
Lasery ekscymerowe LEAP firmy Coherent stanowią standard branżowy dla programowalnych urządzeń logicznych do stosowania w produkcji taśm HTS” – powiedział Coherent. „Lasery LEAP oparte są na źródłach emitujących fluorek argonu (ArF), fluorek kryptonu (KrF) i chlorek ksenonu (XeCl). odpowiednio przy 193 nm, 248 nm i 308 nm i zapewniając moc wyjściową do 300 W. Są już stosowane w szeregu zastosowań przemysłowych, takich jak podnośniki laserowe do produkcji organicznych wyświetlaczy LED i MicroLED.
Poza Fuzją
Kai Schmidt, starszy wiceprezes jednostki biznesowej Excimer Laser firmy Coherent, powiedział: „Wiemy, że kraje biorące udział w wyścigu w dziedzinie energii termojądrowej ciężko pracują, aby przyspieszyć łańcuch dostaw wysokotemperaturowych taśm nadprzewodzących, rosnący o tysiące kilometrów rocznie, w aby utrzymać szybki postęp technologii termojądrowej.”
Ze swojej strony Sergey Lee, dyrektor przedstawicielski japońskiego zakładu Faradaya, dodał: „Pracujemy z Faraday 1867 od ponad dziesięciu lat i nasze lasery chętnie odegrają ważną rolę w fazie rozruchu produkcji taśm HTS Obszary zastosowań taśm HTS nie ograniczają się do reaktorów termojądrowych- -Obejmują one bezstratny transfer energii, lotnictwo i kontenerowce o zerowej emisji dwutlenku węgla, systemy NMR bez helu, zaawansowane układy napędowe statków kosmicznych i nie tylko. Zastosowania te napędzają dwucyfrowy roczny wzrost na rynku taśm HTS, zatem pilność inwestycji w możliwości produkcyjne taśm HTS jest oczywista.”
Taśma HTS jest jedną z kluczowych technologii realizacji reaktorów termojądrowych z zamknięciem magnetycznym, takich jak tokamaki. Konstrukcje Tokamaków są prostsze, bardziej kompaktowe i tańsze w obsłudze niż poprzednie technologie. Taśmy HTS mogą pracować w temperaturach rzędu dziesiątek Kelvina, eliminując potrzebę stosowania drogich systemów chłodzenia opartych na niezrównoważonej technologii ciekłego helu. Oczekuje się, że reaktory termojądrowe z zamknięciem magnetycznym będą ostatecznie w stanie wytwarzać gigawaty energii elektrycznej bezemisyjnej przy zysku netto wynoszącym ponad 10 procent, a zatem mogą odegrać ważną rolę w globalnym przejściu na zieloną energię.
