Πρόσφατα, ο γίγαντας της φωτονικής των ΗΠΑΣυναφήςκαι η ιαπωνική Faraday 1867 Holdings υπέγραψαν μια επιστολή προθέσεων (LOI) με στόχο την κλιμάκωση της κατασκευήςυπεραγώγιμα υψηλής θερμοκρασίαςΤαινίες (HTS) για ευρεία χρήση στη μεγάλης κλίμακας ανάπτυξη αντιδραστήρων σύντηξης, καθώς και για να βοηθήσουν στην προώθηση της μετάβασης στην πράσινη ενέργεια. Τα λέιζερ excimer της Coherent σε Αυτή η συνεργασία υπόσχεται ευρύτερες εφαρμογές.
Την τελευταία δεκαετία, η ταχέως εξελισσόμενη προοπτική ενέργειας χωρίς άνθρακα οδήγησε σε προόδους στις συσκευές tokamak, ενώ παράλληλα οδήγησε σε αυξημένη ζήτηση για υπεραγώγιμες μαγνητικές ταινίες υψηλής θερμοκρασίας. Οι υπεραγώγιμες μαγνητικές ταινίες υψηλής θερμοκρασίας, μια βασική τεχνολογία στην κατασκευή εξαιρετικά ισχυρών ηλεκτρομαγνητών, έχουν την κύρια εφαρμογή τους σε αντιδραστήρες σύντηξης μαγνητικού περιορισμού για τον περιορισμό και τον έλεγχο του πλάσματος. Συγκεκριμένα, η Faraday Factory Japan LLC, ιαπωνική θυγατρική της Faraday 1867 Holdings, έχει αναδειχθεί ως ο κορυφαίος κατασκευαστής στον κόσμο υπεραγώγιμων μαγνητικών ταινιών υψηλής θερμοκρασίας (HTS).
Το λέιζερ excimer LEAP της Coherent, ένα βιομηχανικό πρότυπο προϊόν εναπόθεσης παλμικού λέιζερ, έχει δώσει σημαντική ώθηση στη διαδικασία κατασκευής υπεραγώγιμων ταινιών υψηλής θερμοκρασίας.
Τα μαγνητικά πεδία περιορίζουν και ελέγχουν το φορτισμένο πλάσμα σε μια συσκευή tokamak, σύμφωνα με την Tokamak Energy, μια βρετανική εταιρεία σύντηξης. Αυτά τα ισχυρά μαγνητικά πεδία επιτρέπουν στο πλάσμα να θερμανθεί σε θερμοκρασίες άνω των 100 εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου - το όριο που απαιτείται για να γίνει η σύντηξη μια εμπορικά βιώσιμη πηγή ενέργειας. Μετά από αυτό, οι ισχυροί μαγνήτες σε ένα σφαιρικό tokamak επιτρέπουν πιο συμπαγή περιορισμό, αυξάνοντας την πυκνότητα και την ισχύ του πλάσματος ενώ αποφεύγεται η δαπανηρή ανάγκη για ψύξη υγρού ηλίου.
Ισχυρά μαγνητικά πεδία μπορούν να δημιουργηθούν περνώντας υψηλά ρεύματα γύρω από μια σειρά ηλεκτρομαγνητικών πηνίων που περιβάλλουν το πλάσμα. Οι μαγνήτες είναι τυλιγμένοι με αυτό που η Tokamak Energy αποκαλεί «ανακαλυπτική» υπεραγώγιμη μαγνητική ταινία υψηλής θερμοκρασίας.
Χειρισμός λειτουργικών επιστρώσεων
Η Faraday Factory Japan LLC, θυγατρική της Faraday 1867 Holdings, παράγει υπεραγώγιμες ταινίες υψηλής θερμοκρασίας από το 2012. Η προαναφερθείσα επιστολή προθέσεων αναφέρεται στη στρατηγική του ιαπωνικού εργοστασίου να καλύψει την παγκόσμια ζήτηση για ταινίες HTS και η Coherent λέει ότι η ζήτηση για τέτοιες ταινίες Οι κασέτες αναμένεται να δεκαπλασιαστούν από τώρα έως το 2027.
Η ιαπωνική εταιρεία χρησιμοποιεί εναπόθεση υποβοηθούμενης με δέσμη ιόντων (IBAD), εναπόθεση παλμικού λέιζερ (PLD), ψεκασμό με μάγνητρο αργύρου και ηλεκτροχημική επιμετάλλωση από χαλκό, τα οποία απαιτούν πολλά βήματα κατασκευής για την κατασκευή τέτοιων ταινιών. Από αυτές, η εναπόθεση παλμικού λέιζερ με βάση το excimer (PLD) είναι η μόνη αποδεδειγμένη μέθοδος μαζικής παραγωγής για τη δημιουργία μεμβρανών οξειδίου του χαλκού βαρίου σπάνιων γαιών (REBCO) με τις ιδιότητες που απαιτούνται για πολυστρωματικές ταινίες HTS.
Η παλμική εναπόθεση λέιζερ (PLD) είναι ένα ισχυρό εργαλείο για την παραγωγή λειτουργικών επιστρώσεων υψηλής ποιότητας", περιγράφει η Faraday Plant στον ιστότοπό της. Η διαδικασία εναπόθεσης δημιουργείται από ένα νέφος ακτίνων λέιζερ που χτυπά έναν στόχο σε μια μεταλλική λωρίδα με ένα στρώμα απομόνωσης σε υψηλή Οι ενώσεις HTS είναι πολύπλοκα υλικά οξειδίων και η μέθοδος PLD παίζει σημαντικό ρόλο στην παραγωγή υπεραγώγιμων στρωμάτων υψηλής θερμοκρασίας με αυστηρά ελεγχόμενη σύνθεση, πάχος και μικροδομή."
Η επιστολή προθέσεων που υπογράφηκε με την Coherent λέγεται ότι περιγράφει μια στρατηγική για την αύξηση των δυνατοτήτων κατασκευής υπεραγωγών υψηλής θερμοκρασίας χρησιμοποιώντας το λέιζερ "LEAP" της εταιρείας.
Τα λέιζερ excimer LEAP της Coherent είναι το βιομηχανικό πρότυπο για προγραμματιζόμενες λογικές συσκευές για χρήση στην κατασκευή ταινιών HTS", δήλωσε η Coherent. "Τα λέιζερ LEAP βασίζονται σε πηγές εκπομπής Argon Fluoride (ArF), Krypton Fluoride (KrF) και Xenon Chloride (XeCl). στα 193 nm, 248 nm και 308 nm, αντίστοιχα, και παρέχει ισχύ εξόδου έως και 300 W. Χρησιμοποιούνται ήδη σε μια σειρά βιομηχανικών εφαρμογών, όπως ανυψωτικά λέιζερ για την παραγωγή οργανικών οθονών LED και MicroLED.
Beyond Fusion
Ο Kai Schmidt, Ανώτερος Αντιπρόεδρος της Επιχειρηματικής Μονάδας Excimer Laser της Coherent, δήλωσε: «Γνωρίζουμε ότι οι χώρες που συμμετέχουν στον αγώνα της ενέργειας σύντηξης εργάζονται σκληρά για να επιταχύνουν την αλυσίδα εφοδιασμού υπεραγώγιμων ταινιών υψηλής θερμοκρασίας, που αυξάνεται κατά χιλιάδες χιλιόμετρα ετησίως, προκειμένου να διατηρήσουμε την τεχνολογία σύντηξης να προχωρά με γρήγορο ρυθμό».
Από την πλευρά του, ο Sergey Lee, εκπρόσωπος διευθυντής των εγκαταστάσεων της Faraday's Japan, πρόσθεσε: «Δουλεύουμε με το Faraday 1867 για περισσότερο από μια δεκαετία και τα λέιζερ μας είναι πρόθυμα να παίξουν σημαντικό ρόλο στη φάση αναβάθμισης της παραγωγής ταινιών HTS . Οι περιοχές εφαρμογής για τις ταινίες HTS δεν περιορίζονται σε αντιδραστήρες σύντηξης- -Περιλαμβάνουν μεταφορά ενέργειας χωρίς απώλειες, πλοία αεροπορίας και εμπορευματοκιβωτίων μηδενικού άνθρακα, συστήματα NMR χωρίς ήλιο, προηγμένα συστήματα πρόωσης διαστημικών σκαφών και πολλά άλλα. Αυτές οι εφαρμογές οδηγούν διψήφια ετήσια ανάπτυξη στην αγορά ταινιών HTS, επομένως η επείγουσα ανάγκη επένδυσης στις δυνατότητες κατασκευής ταινιών HTS είναι σαφής».
Η ταινία HTS είναι μία από τις βασικές τεχνολογίες για την υλοποίηση αντιδραστήρων σύντηξης μαγνητικού περιορισμού όπως τα tokamaks. Τα σχέδια Tokamak είναι απλούστερα, πιο συμπαγή και φθηνότερα στη λειτουργία από προηγούμενες τεχνολογίες. Οι ταινίες HTS μπορούν να λειτουργήσουν σε θερμοκρασίες των δεκάδων Kelvin, εξαλείφοντας την ανάγκη για ακριβά συστήματα ψύξης που βασίζονται στην τεχνολογία μη βιώσιμου υγρού ηλίου. Οι αντιδραστήρες σύντηξης μαγνητικού περιορισμού αναμένεται τελικά να είναι σε θέση να παράγουν γιγαβάτ ηλεκτρικής ενέργειας χωρίς άνθρακα με καθαρό κέρδος άνω του 10 τοις εκατό και έτσι μπορεί να διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο στην παγκόσμια μετάβαση στην πράσινη ενέργεια.
