For nylig amerikansk fotonikgigantSammenhængendeog Japans Faraday 1867 Holdings underskrev en hensigtserklæring (LOI) med det formål at opskalere fremstillingen afhøj temperatur superledende(HTS) bånd til udbredt brug i storstilet installation af fusionsreaktorer, samt til at hjælpe med at drive den grønne energiomstilling. Coherents excimer-lasere i Dette samarbejde lover bredere anvendelser.
I det sidste årti har den hurtigt udviklende udsigt til kulfri energi ført til fremskridt inden for tokamak-enheder, samtidig med at det har drevet øget efterspørgsel efter højtemperatur-superledende magnetbånd. Højtemperatur superledende magnetbånd, en nøgleteknologi i fremstillingen af ultrastærke elektromagneter, har deres primære anvendelse i magnetiske indeslutningsfusionsreaktorer til at indeslutte og kontrollere plasma. Navnlig er Faraday Factory Japan LLC, et japansk datterselskab af Faraday 1867 Holdings, fremstået som verdens førende producent af højtemperatur superledende (HTS) magnetbånd.
Coherents LEAP excimer-laser, et industristandard pulseret laseraflejringsprodukt, har givet et stort løft til fremstillingsprocessen af superledende højtemperaturbånd.
Magnetiske felter virker til at begrænse og kontrollere ladet plasma i en tokamak-enhed, ifølge Tokamak Energy, en britisk fusionsstartup. Disse stærke magnetfelter gør det muligt for plasmaet at varme op til temperaturer over 100 millioner grader Celsius - den tærskel, der er nødvendig for, at fusion kan blive en kommercielt levedygtig energikilde. Derefter giver de kraftige magneter i en sfærisk tokamak mulighed for mere kompakt indeslutning, hvilket øger plasmadensiteten og kraften, samtidig med at man undgår det dyre behov for flydende heliumkøling.
Kraftige magnetfelter kan genereres ved at sende høje strømme rundt om en række elektromagnetspoler, der omgiver plasmaet. Magneterne er viklet med, hvad Tokamak Energy kalder "gennembrud" højtemperatur superledende magnetbånd.
Håndtering af funktionelle belægninger
Faraday Factory Japan LLC, et datterselskab af Faraday 1867 Holdings, har produceret højtemperatur-superledende bånd siden 2012. Den førnævnte hensigtserklæring henviser til den japanske fabriks strategi for at imødekomme den globale efterspørgsel efter HTS-bånd, og Coherent siger, at efterspørgslen efter sådanne bånd forventes at blive tidoblet mellem nu og 2027.
Det japanske firma bruger ionstråleassisteret aflejring (IBAD), pulseret laseraflejring (PLD), sølvmagnetronforstøvning og elektrokemisk kobberbelægning, som kræver flere fremstillingstrin for at fremstille sådanne bånd. Af disse er excimer-baseret pulseret laseraflejring (PLD) den eneste gennemprøvede masseproduktionsmetode til at skabe sjældne jordarters barium kobberoxid (REBCO) film med de kvaliteter, der kræves til flerlags HTS-tape.
Pulserende laseraflejring (PLD) er et potent værktøj til at producere funktionelle belægninger af høj kvalitet," beskriver Faraday Plant på sin hjemmeside. Aflejringsprocessen genereres af en plume af laserstråler, der rammer et mål på en metalstrimmel med et bufferlag ved høj temperaturer.HTS-forbindelser er komplekse oxidmaterialer, og PLD-metoden spiller en vigtig rolle i fremstillingen af højtemperatur-superledende lag med stramt kontrolleret sammensætning, tykkelse og mikrostruktur."
Hensigtserklæringen, der er underskrevet med Coherent, siges at skitsere en strategi for at øge kapaciteten til fremstilling af højtemperatursuperledere ved hjælp af virksomhedens "LEAP"-laser.
Coherents LEAP excimer-lasere er industristandarden for programmerbare logiske enheder til brug ved fremstilling af HTS-bånd," sagde Coherent. "LEAP-laserne er baseret på argonfluorid (ArF), kryptonfluorid (KrF) og xenonklorid (XeCl) kilder, der udsender ved henholdsvis 193 nm, 248 nm og 308 nm og leverer udgangseffekter på op til 300W. De er allerede i brug i en række industrielle applikationer, såsom laserløftere til produktion af organiske LED- og MicroLED-skærme.
Ud over fusion
Kai Schmidt, Senior Vice President for Coherents Excimer Laser Business Unit, sagde: "Vi ved, at lande, der er involveret i fusionsenergikapløbet, arbejder hårdt på at accelerere forsyningskæden af højtemperatur superledende bånd, der vokser med tusindvis af kilometer om året, i for at holde fusionsteknologien fremad i et hurtigt tempo."
Sergey Lee, repræsentativ direktør for Faradays japanske anlæg, tilføjede på sin side: "Vi har arbejdet med Faraday 1867 i mere end et årti, og vores lasere er ivrige efter at spille en vigtig rolle i opbygningsfasen af HTS-tapeproduktion . Anvendelsesområderne for HTS-bånd er ikke begrænset til fusionsreaktorer- -De omfatter tabsfri energioverførsel, kulstoffri luftfart og containerskibe, heliumfrie NMR-systemer, avancerede rumfartøjsfremdrivningssystemer og mere. Disse applikationer driver drivkraften tocifret årlig vækst på HTS-tapemarkedet, så det haster med at investere i HTS-tapeproduktionskapaciteter."
HTS-båndet er en af nøgleteknologierne til at realisere magnetiske indeslutningsfusionsreaktorer som tokamaks. Tokamak-design er enklere, mere kompakt og billigere at betjene end tidligere teknologier. HTS-tape kan fungere ved temperaturer i tiere af Kelvin-området, hvilket eliminerer behovet for dyre kølesystemer baseret på uholdbar flydende helium-teknologi. Fusionsreaktorer med magnetisk indeslutning forventes i sidste ende at kunne generere gigawatt kulstoffri elektricitet med en nettogevinst på mere end 10 procent og kan dermed spille en vigtig rolle i den globale omstilling til grøn energi.
