Nyligen amerikanska fotonikjättenSammanhängandeoch Japans Faraday 1867 Holdings undertecknade en Letter of Intent (LOI) med målet att skala upp tillverkningen avhögtemperatur supraledande(HTS) band för utbredd användning i storskalig utbyggnad av fusionsreaktorer, samt för att hjälpa till att driva den gröna energiomställningen. Coherents excimerlasrar i Detta samarbete lovar bredare tillämpningar.
Under det senaste decenniet har den snabbt utvecklande utsikten för kolfri energi lett till framsteg inom tokamak-enheter, samtidigt som det har drivit på en ökad efterfrågan på supraledande magnetband för hög temperatur. Supraledande magnetband för hög temperatur, en nyckelteknologi vid tillverkning av ultrastarka elektromagneter, har sin primära tillämpning i magnetiska inneslutningsfusionsreaktorer för att begränsa och kontrollera plasma. Speciellt har Faraday Factory Japan LLC, ett japanskt dotterbolag till Faraday 1867 Holdings, vuxit fram som världens ledande tillverkare av högtemperatur supraledande (HTS) magnetband.
Coherents LEAP excimerlaser, en industristandard pulsad laseravsättningsprodukt, har gett ett stort uppsving för tillverkningsprocessen av supraledande tejper med hög temperatur.
Magnetiska fält verkar för att begränsa och kontrollera laddad plasma i en tokamak-enhet, enligt Tokamak Energy, en brittisk fusionsstartup. Dessa starka magnetfält gör att plasman kan värmas upp till temperaturer över 100 miljoner grader Celsius – tröskeln som behövs för att fusion ska bli en kommersiellt gångbar energikälla. Därefter möjliggör de kraftfulla magneterna i en sfärisk tokamak mer kompakt inneslutning, vilket ökar plasmadensiteten och kraften samtidigt som man undviker det dyra behovet av flytande heliumkylning.
Kraftfulla magnetfält kan genereras genom att leda höga strömmar runt en rad elektromagnetspolar som omger plasmat. Magneterna är lindade med vad Tokamak Energy kallar "genombrott" högtemperatur supraledande magnetband.
Hantering av funktionella beläggningar
Faraday Factory Japan LLC, ett dotterbolag till Faraday 1867 Holdings, har tillverkat supraledande tejper för hög temperatur sedan 2012. Den tidigare nämnda avsiktsförklaringen hänvisar till den japanska fabrikens strategi att möta den globala efterfrågan på HTS-band, och Coherent säger att efterfrågan på sådana band förväntas tiodubblas mellan nu och 2027.
Det japanska företaget använder jonstråleassisterad deponering (IBAD), pulsad laserdeposition (PLD), silvermagnetronförstoftning och elektrokemisk plätering av koppar, vilket kräver flera tillverkningssteg för att göra sådana band. Av dessa är excimerbaserad pulsad laserdeposition (PLD) den enda beprövade massproduktionsmetoden för att skapa sällsynta jordartsmetaller av bariumkopparoxid (REBCO) med de egenskaper som krävs för flerskikts HTS-band.
Pulserad laserdeposition (PLD) är ett kraftfullt verktyg för att producera funktionella beläggningar av hög kvalitet", beskriver Faraday Plant på sin hemsida. Deponeringsprocessen genereras av en plym av laserstrålar som träffar ett mål på en metallremsa med ett buffertskikt på hög nivå. temperaturer.HTS-föreningar är komplexa oxidmaterial, och PLD-metoden spelar en viktig roll för att producera supraledande skikt av hög temperatur med noggrant kontrollerad sammansättning, tjocklek och mikrostruktur."
Avsiktsförklaringen undertecknad med Coherent sägs skissera en strategi för att öka kapaciteten för tillverkning av högtemperatursupraledare med hjälp av företagets "LEAP"-laser.
Coherents LEAP excimerlasrar är branschstandarden för programmerbara logiska enheter för användning vid tillverkning av HTS-band", säger Coherent. "LEAP-lasrarna är baserade på emitterande källor för argonfluorid (ArF), kryptonfluorid (KrF) och xenonklorid (XeCl). vid 193 nm, 248 nm respektive 308 nm och levererar uteffekter upp till 300W. De används redan i en rad industriella tillämpningar, såsom laserlyftare för produktion av organiska LED- och MicroLED-skärmar.
Beyond Fusion
Kai Schmidt, Senior Vice President för Coherents Excimer Laser Business Unit, sa: "Vi vet att länder som är involverade i fusionsenergikapplöpningen arbetar hårt för att påskynda leveranskedjan av supraledande tejper för hög temperatur, som växer med tusentals kilometer per år, i för att hålla fusionstekniken framåt i snabb takt."
Sergey Lee, representant för Faradays anläggning i Japan, tillade för sin del: "Vi har arbetat med Faraday 1867 i mer än ett decennium, och våra lasrar är angelägna om att spela en viktig roll i upptrappningsfasen av HTS-bandproduktion . Användningsområdena för HTS-band är inte begränsade till fusionsreaktorer- -De inkluderar förlustfri energiöverföring, koldioxidfria flyg- och containerfartyg, heliumfria NMR-system, avancerade framdrivningssystem för rymdfarkoster med mera. Dessa applikationer driver fram tvåsiffrig årlig tillväxt på HTS-bandmarknaden, så det är tydligt att det är brådskande att investera i HTS-bandtillverkningskapacitet."
HTS-bandet är en av nyckelteknologierna för att realisera magnetiska inneslutningsfusionsreaktorer som tokamaks. Tokamaks konstruktioner är enklare, mer kompakta och billigare att använda än tidigare teknologier. HTS-band kan arbeta vid temperaturer i tiotals Kelvin-intervall, vilket eliminerar behovet av dyra kylsystem baserade på ohållbar flytande heliumteknologi. Fusionsreaktorer med magnetisk inneslutning förväntas i slutändan kunna generera gigawatt kolfri el med en nettovinst på mer än 10 procent och kan därmed spela en viktig roll i den globala omställningen till grön energi.
