Nedavno, američki fotonički divKoherentani japanski Faraday 1867 Holdings potpisali su pismo namjere (LOI) s ciljem povećanja proizvodnjevisokotemperaturni supravodljivi(HTS) trake za široku upotrebu u masovnoj implementaciji fuzijskih reaktora, kao i za pomoć u prijelazu na zelenu energiju. Coherentovi excimer laseri u Ova suradnja obećava šire primjene.
U posljednjem desetljeću, brzo razvijajuća perspektiva energije bez ugljika dovela je do napretka u uređajima za tokamak, dok je također potaknula povećanu potražnju za visokotemperaturnim supravodljivim magnetskim vrpcama. Visokotemperaturne supravodljive magnetske trake, ključna tehnologija u proizvodnji ultra-jakih elektromagneta, imaju svoju primarnu primjenu u fuzijskim reaktorima s magnetskim ograničenjem za zadržavanje i kontrolu plazme. Naime, Faraday Factory Japan LLC, japanska podružnica Faraday 1867 Holdings, postala je vodeći svjetski proizvođač visokotemperaturnih supravodljivih (HTS) magnetskih traka.
Coherentov LEAP excimer laser, industrijski standardni proizvod za pulsno lasersko taloženje, dao je veliki poticaj procesu proizvodnje visokotemperaturnih supravodljivih traka.
Magnetska polja djeluju tako da ograničavaju i kontroliraju nabijenu plazmu u tokamak uređaju, prema Tokamak Energyju, britanskom pokretanju fuzije. Ova jaka magnetska polja omogućuju da se plazma zagrije do temperatura iznad 100 milijuna stupnjeva Celzijevih - što je prag potreban da bi fuzija postala komercijalno održiv izvor energije. Nakon toga, moćni magneti u sferičnom tokamaku omogućuju kompaktnije ograničenje, povećavajući gustoću i snagu plazme dok izbjegava skupu potrebu za hlađenjem tekućim helijem.
Snažna magnetska polja mogu se generirati propuštanjem jakih struja oko niza elektromagnetskih zavojnica koje okružuju plazmu. Magneti su namotani onim što Tokamak Energy naziva "probojnom" visokotemperaturnom supravodljivom magnetskom vrpcom.
Rukovanje funkcionalnim premazima
Faraday Factory Japan LLC, podružnica Faraday 1867 Holdings, proizvodi visokotemperaturne supravodljive trake od 2012. Spomenuto pismo namjere odnosi se na strategiju japanske tvornice da zadovolji globalnu potražnju za HTS trakama, a Coherent kaže da potražnja za takvim očekuje se deseterostruki porast broja vrpci od sada do 2027.
Japanska tvrtka koristi taloženje potpomognuto ionskim snopom (IBAD), pulsno lasersko taloženje (PLD), srebrno magnetronsko raspršivanje i elektrokemijsko presvlačenje bakrom, što zahtijeva nekoliko proizvodnih koraka za izradu takvih traka. Od ovih, pulsirajuće lasersko taloženje (PLD) temeljeno na excimeru jedina je dokazana metoda masovne proizvodnje za stvaranje filmova od barij bakrenog oksida rijetke zemlje (REBCO) s kvalitetama potrebnima za višeslojne HTS trake.
Pulsno lasersko taloženje (PLD) moćan je alat za proizvodnju visokokvalitetnih funkcionalnih premaza", opisuje Faraday Plant na svojoj web stranici. Proces taloženja generira niz laserskih zraka koji pogađaju cilj na metalnoj traci s međuslojem na visokoj temperaturama. HTS spojevi su složeni oksidni materijali, a PLD metoda igra važnu ulogu u proizvodnji visokotemperaturnih supravodljivih slojeva sa strogo kontroliranim sastavom, debljinom i mikrostrukturom."
Rečeno je da pismo namjere potpisano s Coherentom opisuje strategiju za povećanje mogućnosti izrade visokotemperaturnih supravodiča korištenjem lasera "LEAP" tvrtke.
Coherentovi LEAP excimer laseri su industrijski standard za programabilne logičke uređaje za upotrebu u proizvodnji HTS traka," rekao je Coherent. "LEAP laseri se temelje na izvorima emitiranja argon fluorida (ArF), kripton fluorida (KrF) i ksenonklorida (XeCl). na 193 nm, 248 nm, odnosno 308 nm, isporučujući izlaznu snagu do 300 W. Već se koriste u nizu industrijskih aplikacija, kao što su laserski podizači za proizvodnju organskih LED i MicroLED zaslona.
Izvan fuzije
Kai Schmidt, viši potpredsjednik poslovne jedinice Coherent Excimer Laser, rekao je: "Znamo da zemlje uključene u utrku za fuzijsku energiju naporno rade na ubrzanju opskrbnog lanca visokotemperaturnih supravodljivih traka, koji raste tisućama kilometara godišnje, u kako bi fuzijska tehnologija napredovala brzim tempom."
Sa svoje strane, Sergey Lee, predstavnik Faradayeva pogona u Japanu, dodao je: "Radimo s Faradayem 1867 više od desetljeća i naši laseri žele igrati važnu ulogu u fazi povećanja proizvodnje HTS vrpci . Područja primjene HTS traka nisu ograničena na fuzijske reaktore- -Ona uključuju prijenos energije bez gubitaka, zrakoplove i kontejnerske brodove s nultom emisijom ugljika, NMR sustave bez helija, napredne pogonske sustave svemirskih letjelica i još mnogo toga. Ove primjene pokreću dvoznamenkasti godišnji rast na tržištu HTS traka, tako da je hitnost ulaganja u proizvodne kapacitete HTS traka jasna."
HTS traka jedna je od ključnih tehnologija za realizaciju fuzionih reaktora s magnetskim ograničenjem poput tokamaka. Dizajni tokamaka su jednostavniji, kompaktniji i jeftiniji za rad od prethodnih tehnologija. HTS trake mogu raditi na temperaturama u rasponu desetaka Kelvina, eliminirajući potrebu za skupim sustavima hlađenja koji se temelje na neodrživoj tehnologiji tekućeg helija. Očekuje se da će fuzijski reaktori s magnetskim ograničenjem u konačnici moći generirati gigavata električne energije bez ugljika s neto dobitkom od više od 10 posto i stoga bi mogli igrati važnu ulogu u globalnom prijelazu na zelenu energiju.
