Coherent подписывает партнерство, чтобы разрушить производство высокотемпературных сверхпроводящих лент с помощью лазеров LEAP

Недавно американский гигант фотоники Coherent и японская компания Faraday 1867 Holdings подписали письмо о намерениях (LOI) с целью увеличения производства лент из высокотемпературных сверхпроводников (HTS) для широкомасштабного использования в термоядерных реакторах, а также для оказания помощи стимулируют переход к «зеленой» энергетике. Эксимерные лазеры Coherent в рамках этого сотрудничества обещают более широкое применение.
За последнее десятилетие быстро развивающаяся перспектива безуглеродной энергетики привела к развитию устройств токамаков, а также вызвала рост спроса на высокотемпературные сверхпроводящие магнитные ленты. Высокотемпературные сверхпроводящие магнитные ленты, ключевая технология в производстве сверхсильных электромагнитов, находят свое основное применение в термоядерных реакторах с магнитным удержанием для удержания и контроля плазмы. Примечательно, что компания Faraday Factory Japan LLC, японская дочерняя компания Faraday 1867 Holdings, стала ведущим мировым производителем магнитных лент из высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП).
Эксимерный лазер LEAP компании Coherent, стандартный продукт для импульсного лазерного осаждения, значительно продвинул процесс производства высокотемпературных сверхпроводящих лент.
По данным Tokamak Energy, британского термоядерного стартапа, магнитные поля удерживают и контролируют заряженную плазму в токамаке. Эти сильные магнитные поля позволяют плазме нагреваться до температуры выше 100 миллионов градусов Цельсия — порога, необходимого для того, чтобы термоядерный синтез стал коммерчески жизнеспособным источником энергии. После этого мощные магниты сферического токамака позволяют обеспечить более компактное удержание, увеличивая плотность и мощность плазмы, избегая при этом дорогостоящей необходимости охлаждения жидким гелием.
Мощные магнитные поля могут быть созданы путем пропускания сильных токов через массив электромагнитных катушек, окружающих плазму. Магниты намотаны с помощью того, что компания Tokamak Energy называет «революционной» высокотемпературной сверхпроводящей магнитной лентой.
Обработка функциональных покрытий
Faraday Factory Japan LLC, дочерняя компания Faraday 1867 Holdings, производит высокотемпературную сверхпроводящую магнитную ленту с 2012 года. Вышеупомянутое письмо о намерениях относится к стратегии японского завода по удовлетворению глобального спроса на ленты HTS, и в Coherent утверждают, что спрос на Ожидается, что к 2027 году количество таких лент вырастет в десять раз.
Японская компания использует ионно-лучевое осаждение (IBAD), импульсное лазерное осаждение (PLD), серебряное магнетронное распыление и электрохимическое покрытие медью, что требует нескольких производственных этапов для изготовления таких лент. Из них импульсное лазерное осаждение (PLD) на основе эксимеров является единственным проверенным методом массового производства для создания пленок из редкоземельного оксида бария и меди (REBCO) с качествами, необходимыми для многослойных HTS-лент.
Импульсное лазерное осаждение (ИМЛ) — очень мощный инструмент для получения высококачественных функциональных покрытий», — описывает завод Фарадей на своем сайте. Процесс осаждения генерируется шлейфом лазерных лучей, попадающих на мишень на металлической полосе с буферным слоем на расстоянии высокие температуры. Соединения ВТС представляют собой сложные оксидные материалы, и метод PLD играет важную роль в создании высокотемпературных сверхпроводящих слоев с строго контролируемым составом, толщиной и микроструктурой».
Сообщается, что в письме о намерениях компании с Coherent изложена стратегия по расширению возможностей производства высокотемпературных сверхпроводников с использованием лазера LEAP компании.
Когерент заявил: «Когерентные эксимерные лазеры LEAP являются промышленным стандартом для программируемых логических устройств для изготовления ВТСП-лент. Лазеры LEAP основаны на источниках из фторида аргона (ArF), фторида криптона (KrF) и хлорида ксенона (XeCl) и излучают при длины волн 193 нм, 248 нм и 308 нм соответственно и выходная мощность до 300 Вт.Они уже используются в ряде промышленных применений, таких как лазерные подъемники для производства органических светодиодов и дисплеев MicroLED.
За пределами слияния
Кай Шмидт, старший вице-президент подразделения эксимерных лазеров компании Coherent, сказал: «Мы знаем, что страны, участвующие в термоядерной энергетической гонке, усердно работают над ускорением цепочки поставок высокотемпературных сверхпроводящих лент, которая растет на тысячи километров в год в для того, чтобы технология термоядерного синтеза развивалась быстрыми темпами».
Со своей стороны, Сергей Ли, представительный директор японского предприятия Faraday, добавил: «Мы работаем с Faraday 1867 уже более десяти лет, и наши лазеры стремятся сыграть важную роль на этапе наращивания производства лент HTS. .Области применения лент HTS не ограничиваются термоядерными реакторами- -Они включают передачу энергии без потерь, авиацию и контейнеровозы с нулевым выбросом углекислого газа, безгелиевые системы ЯМР, передовые двигательные установки космических кораблей и многое другое. Ежегодный рост рынка лент HTS измеряется двузначными числами, поэтому необходимость инвестирования в возможности производства лент HTS очевидна».
Лента HTS — одна из ключевых технологий, позволяющих использовать термоядерные реакторы с магнитным удержанием, такие как токамак. Конструкция токамака проще, компактнее и дешевле в эксплуатации, чем предыдущие технологии. Ленты HTS могут работать при температурах в десятки градусов Кельвина, что устраняет необходимость в дорогостоящих системах охлаждения, основанных на неустойчивой технологии жидкого гелия. Ожидается, что термоядерные реакторы с магнитным удержанием в конечном итоге смогут генерировать гигаватты безуглеродной электроэнергии с чистым выигрышем более 10 процентов и, таким образом, могут сыграть важную роль в глобальном переходе к зеленой энергетике.