Koherentné podpisy partnerstva na prerušenie výroby vysokoteplotnej supravodivej pásky pomocou laserov LEAP

Americký fotonický gigant Coherent a japonská spoločnosť Faraday 1867 Holdings nedávno podpísali list o zámere (LOI) s cieľom rozšíriť výrobu vysokoteplotných supravodivých pások (HTS) pre rozsiahle nasadenie vo fúznych reaktoroch, ako aj pomôcť stimulujú prechod zelenej energie. Excimerové lasery Coherent v roku Táto spolupráca sľubuje širšie uplatnenie.
V poslednom desaťročí viedla rýchlo sa rozvíjajúca perspektíva bezuhlíkovej energie k pokroku v tokamakových zariadeniach a zároveň vyvolala zvýšený dopyt po vysokoteplotných supravodivých magnetických páskach. Vysokoteplotné supravodivé magnetické pásky, kľúčová technológia pri výrobe ultrasilných elektromagnetov, majú svoje primárne uplatnenie v fúznych reaktoroch s magnetickou väzbou na obmedzenie a kontrolu plazmy. Predovšetkým Faraday Factory Japan LLC, japonská dcérska spoločnosť Faraday 1867 Holdings, sa stala popredným svetovým výrobcom vysokoteplotných supravodivých (HTS) magnetických pások.
Excimerový laser LEAP od spoločnosti Coherent, priemyselný štandard pulzného laserového nanášania, výrazne podporil výrobný proces vysokoteplotných supravodivých pások.
Magnetické polia pôsobia tak, že obmedzujú a riadia nabitú plazmu v zariadení tokamak, podľa Tokamak Energy, britského fúzneho startupu. Tieto silné magnetické polia umožňujú, aby sa plazma zahriala na teploty nad 100 miliónov stupňov Celzia – prah potrebný na to, aby sa fúzia stala komerčne životaschopným zdrojom energie. Potom výkonné magnety v guľovom tokamaku umožňujú kompaktnejšie uzavretie, zvyšujú hustotu plazmy a výkon, pričom sa vyhýbajú nákladnej potrebe chladenia tekutým héliom.
Výkonné magnetické polia môžu byť generované prechodom vysokých prúdov okolo radu elektromagnetických cievok, ktoré obklopujú plazmu. Magnety sú navinuté tým, čo Tokamak Energy nazýva „prelomovou“ vysokoteplotnou supravodivou magnetickou páskou.
Spracovanie funkčných náterov
Faraday Factory Japan LLC, dcérska spoločnosť Faraday 1867 Holdings, vyrába vysokoteplotné supravodivé magnetické pásky od roku 2012. Vyššie uvedený list o zámere odkazuje na stratégiu japonskej továrne na uspokojenie globálneho dopytu po HTS páskach a Coherent hovorí, že dopyt po Očakáva sa, že takéto pásky sa do roku 2027 desaťnásobne zvýšia.
Japonská spoločnosť používa nanášanie pomocou iónového lúča (IBAD), pulzné nanášanie laserom (PLD), strieborné magnetrónové naprašovanie a elektrochemické pokovovanie meďou, ktoré si na výrobu takýchto pások vyžadujú niekoľko výrobných krokov. Z nich je pulzné nanášanie laserom na báze excimeru (PLD) jedinou osvedčenou metódou hromadnej výroby na vytvorenie filmov z oxidu bárium-meďnatého vzácnych zemín (REBCO) s vlastnosťami požadovanými pre viacvrstvové HTS pásky.
Pulzná laserová depozícia (PLD) je veľmi výkonný nástroj na výrobu vysokokvalitných funkčných povlakov," opisuje Faraday Plant na svojej stránke. Proces depozície je generovaný oblakom laserových lúčov dopadajúcim na terč na kovový pás s nárazníkovou vrstvou pri vysoké teploty.HTS zlúčeniny sú komplexné oxidové materiály a metóda PLD hrá dôležitú úlohu pri výrobe vysokoteplotných supravodivých vrstiev s prísne kontrolovaným zložením, hrúbkou a mikroštruktúrou.“
Zmluva o úmysle spoločnosti s Coherentom má načrtnúť stratégiu na zvýšenie výrobných kapacít vysokoteplotných supravodičov pomocou lasera „LEAP“ spoločnosti.
Coherent povedal: "Koherentné excimerové lasery LEAP sú priemyselným štandardom pre programovateľné logické zariadenia na výrobu pások HTS. Lasery LEAP sú založené na zdrojoch fluoridu argónu (ArF), fluoridu kryptónu (KrF) a chloridu xenónového (XeCl) a emitujú pri vlnové dĺžky 193 nm, 248 nm a 308 nm a majú výstupný výkon až 300 W. Používajú sa už v celom rade priemyselných aplikácií, ako sú laserové zdviháky na výrobu organických LED a MicroLED displejov.
Viac ako fúzia
Kai Schmidt, senior viceprezident Coherent's Excimer Laser Business Unit, povedal: „Vieme, že krajiny zapojené do pretekov energie jadrovej syntézy tvrdo pracujú na urýchlení dodávateľského reťazca vysokoteplotných supravodivých pások, ktoré rastú o tisíce kilometrov ročne. aby sa technológia jadrovej syntézy posunula vpred rýchlym tempom."
Sergey Lee, zástupca riaditeľa závodu Faraday's Japan, dodal: „S Faradayom 1867 pracujeme už viac ako desať rokov a naše lasery sa snažia hrať dôležitú úlohu vo fáze nábehu výroby pások HTS. . Oblasti použitia pások HTS nie sú obmedzené na fúzne reaktory- -Zahŕňajú bezstratový prenos energie, bezuhlíkové letectvo a kontajnerové lode, systémy NMR bez hélia, pokročilé pohonné systémy kozmických lodí a ďalšie. dvojciferný ročný rast na trhu s HTS páskami, takže naliehavosť investovania do výrobných kapacít HTS pások je jasná.“
Páska HTS je jednou z kľúčových technológií, ktoré umožňujú fúzne reaktory s magnetickou väzbou, ako je tokamak. Konštrukcie Tokamaku sú jednoduchšie, kompaktnejšie a menej nákladné na prevádzku ako predchádzajúce technológie. Pásky HTS môžu pracovať pri teplotách v desiatkach Kelvinov, čím sa eliminujú potreby drahých chladiacich systémov založených na neudržateľnej technológii tekutého hélia. Očakáva sa, že reaktory s magnetickou izoláciou budú nakoniec schopné generovať gigawatty bezuhlíkovej elektriny s čistým ziskom viac ako 10 percent, a preto môžu hrať dôležitú úlohu pri globálnom prechode na zelenú energiu.