مشارکت علائم منسجم برای ایجاد اختلال در ساخت نوار ابررسانا در دمای بالا با لیزرهای LEAP

اخیراً، غول فوتونیک ایالات متحده Coherent و شرکت ژاپنی Faraday 1867 یک نامه تعهد (LOI) با هدف افزایش تولید نوارهای ابررسانا با دمای بالا (HTS) برای استقرار در مقیاس وسیع در راکتورهای همجوشی و همچنین کمک به امضا کردند. انتقال انرژی سبز را هدایت کنید. لیزرهای اگزایمر Coherent در این همکاری نوید کاربرد گسترده‌تری را می‌دهد.
در دهه گذشته، چشم انداز به سرعت در حال تحول انرژی بدون کربن منجر به پیشرفت در دستگاه های توکامک شده است، در حالی که افزایش تقاضا برای نوارهای مغناطیسی ابررسانا با دمای بالا را افزایش داده است. نوارهای مغناطیسی ابررسانا با دمای بالا، یک فناوری کلیدی در ساخت آهنرباهای الکترومغناطیسی بسیار قوی، کاربرد اصلی خود را در راکتورهای همجوشی محصور مغناطیسی برای محدود کردن و کنترل پلاسما دارند. شایان ذکر است، Faraday Factory Japan LLC، یکی از شرکت‌های تابعه ژاپنی Faraday 1867 Holdings، به عنوان تولیدکننده پیشرو نوارهای مغناطیسی ابررسانا با دمای بالا (HTS) در جهان ظاهر شده است.
لیزر اگزایمر LEAP Coherent، یک محصول رسوب لیزر پالسی استاندارد صنعتی، رونق زیادی به فرآیند تولید نوارهای ابررسانا با دمای بالا داده است.
به گفته توکامک انرژی، یک استارت آپ بریتانیایی فیوژن، میدان های مغناطیسی برای محدود کردن و کنترل پلاسمای باردار در دستگاه توکامک عمل می کنند. این میدان‌های مغناطیسی قوی به پلاسما اجازه می‌دهد تا دمای بالای 100 میلیون درجه سانتی‌گراد - آستانه‌ای که برای همجوشی برای تبدیل شدن به یک منبع انرژی تجاری قابل دوام لازم است، گرم شود. پس از آن، آهنرباهای قدرتمند در یک توکامک کروی امکان محصور شدن فشرده تر، افزایش چگالی و قدرت پلاسما را فراهم می کند و در عین حال از نیاز گران به خنک کننده هلیوم مایع جلوگیری می کند.
میدان‌های مغناطیسی قدرتمندی را می‌توان با عبور جریان‌های زیاد در اطراف مجموعه‌ای از سیم‌پیچ‌های آهنربای الکتریکی که پلاسما را احاطه کرده‌اند، ایجاد کرد. آهنرباها با چیزی که توکامک انرژی آن را نوار مغناطیسی ابررسانا در دمای بالا می‌نامد، پیچیده شده‌اند.
پردازش پوشش های کاربردی
Faraday Factory Japan LLC، یکی از شرکت های تابعه Faraday 1867 Holdings، از سال 2012 نوار مغناطیسی ابررسانا با دمای بالا تولید می کند. قصد نامه فوق به استراتژی کارخانه ژاپنی برای پاسخگویی به تقاضای جهانی برای نوارهای HTS اشاره دارد و Coherent می گوید که تقاضا برای انتظار می رود که چنین نوارهایی از هم اکنون تا سال 2027 ده برابر افزایش یابد.
این شرکت ژاپنی از رسوب به کمک پرتو یونی (IBAD)، رسوب لیزر پالسی (PLD)، کندوپاش مگنترون نقره و آبکاری الکتروشیمیایی مس استفاده می کند که برای ساخت چنین نوارهایی نیاز به چندین مرحله تولید دارد. از این میان، رسوب لیزر پالسی مبتنی بر اگزایمر (PLD) تنها روش تولید انبوه اثبات شده برای ایجاد فیلم‌های اکسید مس باریم خاکی کمیاب (REBCO) با کیفیت مورد نیاز برای نوارهای HTS چند لایه است.
رسوب لیزر پالسی (PLD) یک ابزار بسیار قدرتمند برای تولید پوشش‌های عملکردی با کیفیت بالا است." کارخانه فارادی در وب سایت خود توضیح می دهد. فرآیند رسوب گذاری توسط ستونی از پرتوهای لیزری ایجاد می شود که به یک هدف بر روی یک نوار فلزی با یک لایه بافر در ترکیبات HTS مواد اکسیدی پیچیده ای هستند و روش PLD نقش مهمی در تولید لایه های ابررسانا با دمای بالا با ترکیب، ضخامت و ریزساختار کاملاً کنترل شده ایفا می کند.
گفته می شود که نامه قصد شرکت با Coherent یک استراتژی را برای افزایش قابلیت های تولید ابررسانا در دمای بالا با استفاده از لیزر "LEAP" این شرکت ترسیم می کند.
Coherent گفت: "لیزرهای اگزایمر منسجم LEAP استاندارد صنعتی برای دستگاه های منطقی قابل برنامه ریزی برای ساخت نوارهای HTS هستند. لیزرهای LEAP بر اساس منابع فلوراید آرگون (ArF)، کریپتون فلوراید (KrF) و کلرید زنون (XeCl) هستند و در طول موج های 193 نانومتر، 248 نانومتر و 308 نانومتر، و توان خروجی تا 300 وات دارند. آنها در حال حاضر در طیف وسیعی از کاربردهای صنعتی، مانند بالابرهای لیزری برای تولید نمایشگرهای LED و MicroLED ارگانیک استفاده می شوند.
فراتر از فیوژن
کای اشمیت، معاون ارشد واحد تجاری لیزر اگزایمر Coherent، گفت: "ما می دانیم که کشورهای درگیر در مسابقه انرژی همجوشی سخت تلاش می کنند تا زنجیره تامین نوارهای ابررسانا با دمای بالا را که هزاران کیلومتر در سال رشد می کند، سرعت بخشند. به منظور حفظ فناوری فیوژن با سرعتی سریع به جلو."
به نوبه خود، سرگئی لی، مدیر نمایندگی تاسیسات فارادی ژاپن، افزود: ما بیش از یک دهه است که با فارادی 1867 کار می کنیم و لیزرهای ما مشتاق هستند که نقش مهمی در مرحله افزایش تولید نوار HTS ایفا کنند. حوزه های کاربردی نوارهای HTS به راکتورهای همجوشی محدود نمی شود- -آنها شامل انتقال انرژی بدون تلفات، کشتی های حمل و نقل هوایی و کانتینری با کربن صفر، سیستم های NMR بدون هلیوم، سیستم های پیشران فضاپیماهای پیشرفته و موارد دیگر هستند. رشد سالانه دو رقمی در بازار نوار HTS، بنابراین فوریت سرمایه‌گذاری در قابلیت‌های تولید نوار HTS واضح است."
نوار HTS یکی از فناوری‌های کلیدی است که راکتورهای همجوشی محصور مغناطیسی مانند توکامک را فعال می‌کند. طرح‌های توکامک نسبت به فناوری‌های قبلی ساده‌تر، فشرده‌تر و کم‌هزینه‌تر عمل می‌کنند. نوارهای HTS می‌توانند در دماهایی در محدوده ده‌ها کلوین کار کنند و نیاز به سیستم‌های خنک‌کننده گران قیمت مبتنی بر فناوری هلیوم مایع ناپایدار را از بین ببرند. انتظار می رود راکتورهای همجوشی محصور مغناطیسی در نهایت بتوانند گیگاوات برق بدون کربن با سود خالص بیش از 10 درصد تولید کنند و بنابراین ممکن است نقش مهمی در انتقال جهانی به انرژی سبز داشته باشند.