Recentment, el gegant de la fotònica dels Estats UnitsCoherenti Faraday 1867 Holdings del Japó van signar una Carta d'Intenció (LOI) amb l'objectiu d'augmentar la fabricació desuperconductor a alta temperatura(HTS) per a un ús generalitzat en el desplegament a gran escala de reactors de fusió, així com per ajudar a impulsar la transició energètica verda. Els làsers excímers de Coherent en Aquesta col·laboració promet aplicacions més àmplies.
En l'última dècada, la ràpida evolució de l'energia lliure de carboni ha donat lloc a avenços en els dispositius tokamak, alhora que ha impulsat una major demanda de cintes magnètiques superconductores d'alta temperatura. Les cintes magnètiques superconductores d'alta temperatura, una tecnologia clau en la fabricació d'electroimants ultra forts, tenen la seva aplicació principal en reactors de fusió de confinament magnètic per confinar i controlar el plasma. En particular, Faraday Factory Japan LLC, una filial japonesa de Faraday 1867 Holdings, s'ha convertit en el fabricant líder mundial de cintes magnètiques superconductores d'alta temperatura (HTS).
El làser excímer LEAP de Coherent, un producte de deposició làser polsat estàndard de la indústria, ha donat un gran impuls al procés de fabricació de cintes superconductores d'alta temperatura.
Els camps magnètics actuen per confinar i controlar el plasma carregat en un dispositiu tokamak, segons Tokamak Energy, una startup britànica de fusió. Aquests camps magnètics forts permeten que el plasma s'escalfi a temperatures superiors als 100 milions de graus centígrads, el llindar necessari perquè la fusió es converteixi en una font d'energia comercialment viable. Després d'això, els potents imants d'un tokamak esfèric permeten un confinament més compacte, augmentant la densitat i la potència del plasma alhora que eviten la costosa necessitat de refrigeració d'heli líquid.
Es poden generar camps magnètics potents fent passar corrents elevats al voltant d'una sèrie de bobines d'electroimants que envolten el plasma. Els imants estan enrotllats amb el que Tokamak Energy anomena cinta magnètica superconductora d'alta temperatura "avenç".
Manipulació de recobriments funcionals
Faraday Factory Japan LLC, una subsidiària de Faraday 1867 Holdings, ha estat produint cintes superconductores d'alta temperatura des del 2012. La carta d'intencions esmentada fa referència a l'estratègia de la fàbrica japonesa per satisfer la demanda global de cintes HTS, i Coherent diu que la demanda d'aquestes cintes. s'espera que les cintes creixin deu vegades d'aquí al 2027.
L'empresa japonesa utilitza la deposició assistida per raigs d'ions (IBAD), la deposició làser polsada (PLD), la polsació de magnetrons de plata i el revestiment electroquímic de coure, que requereixen diversos passos de fabricació per fer aquestes cintes. D'aquests, la deposició làser polsada (PLD) basada en excímers és l'únic mètode provat de producció en massa per crear pel·lícules d'òxid de coure de bari de terres rares (REBCO) amb les qualitats necessàries per a les cintes HTS multicapa.
La deposició làser polsada (PLD) és una eina potent per produir recobriments funcionals d'alta qualitat", descriu Faraday Plant al seu lloc web. El procés de deposició es genera per un plomall de raigs làser que colpeja un objectiu sobre una cinta metàl·lica amb una capa amortidor a alt nivell. temperatures. Els compostos HTS són materials d'òxid complexos, i el mètode PLD té un paper important en la producció de capes superconductores d'alta temperatura amb una composició, un gruix i una microestructura molt controlats".
Es diu que la carta d'intencions signada amb Coherent descriu una estratègia per augmentar les capacitats de fabricació de superconductors a alta temperatura mitjançant el làser "LEAP" de l'empresa.
Els làsers excímers LEAP de Coherent són l'estàndard de la indústria per a dispositius lògics programables per utilitzar-los en la fabricació de cintes HTS", va dir Coherent. "Els làsers LEAP es basen en fonts de fluorur d'argó (ArF), fluorur de cripton (KrF) i clorur de xenó (XeCl). a 193 nm, 248 nm i 308 nm, respectivament, i ofereix potències de sortida de fins a 300 W. Ja s'utilitzen en una sèrie d'aplicacions industrials, com ara elevadors làser per a la producció de pantalles orgàniques LED i MicroLED.
Més enllà de la fusió
Kai Schmidt, vicepresident sènior de la Unitat de Negoci de làser Excimer de Coherent, va dir: "Sabem que els països implicats en la carrera de l'energia de fusió estan treballant dur per accelerar la cadena de subministrament de cintes superconductores d'alta temperatura, creixent milers de quilòmetres per any, en per tal de mantenir la tecnologia de fusió avançant a un ritme ràpid".
Per la seva banda, Sergey Lee, director representatiu de les instal·lacions de Faraday al Japó, va afegir: "Fa més d'una dècada que treballem amb Faraday 1867 i els nostres làsers estan ansiosos de jugar un paper important en la fase d'augment de la producció de cintes HTS. . Les àrees d'aplicació de les cintes HTS no es limiten als reactors de fusió- -Inclouen la transferència d'energia sense pèrdues, l'aviació amb zero carboni i els vaixells portacontenidors, sistemes de RMN sense heli, sistemes avançats de propulsió de naus espacials i molt més. Aquestes aplicacions estan impulsant creixement anual de dos dígits al mercat de cintes HTS, de manera que la urgència d'invertir en capacitats de fabricació de cintes HTS és clara".
La cinta HTS és una de les tecnologies clau per a la realització de reactors de fusió de confinament magnètic com els tokamaks. Els dissenys de Tokamak són més simples, més compactes i més barats d'operar que les tecnologies anteriors. Les cintes HTS poden funcionar a temperatures de les desenes de Kelvin, eliminant la necessitat de sistemes de refrigeració cars basats en una tecnologia d'heli líquid insostenible. S'espera que els reactors de fusió de confinament magnètic puguin generar gigawatts d'electricitat sense carboni amb un guany net de més del 10 per cent i, per tant, poden jugar un paper important en la transició global cap a l'energia verda.
