Recientemente, el gigante estadounidense de la fotónicaCoherentey la japonesa Faraday 1867 Holdings firmaron una carta de intención (LOI) con el objetivo de ampliar la fabricación desuperconductor de alta temperatura(HTS) para un uso generalizado en el despliegue a gran escala de reactores de fusión, así como para ayudar a impulsar la transición a la energía verde. Láseres excimer de Coherent en Esta colaboración promete aplicaciones más amplias.
En la última década, la perspectiva en rápida evolución de la energía libre de carbono ha llevado a avances en los dispositivos tokamak, al tiempo que ha impulsado una mayor demanda de cintas magnéticas superconductoras de alta temperatura. Las cintas magnéticas superconductoras de alta temperatura, una tecnología clave en la fabricación de electroimanes ultrafuertes, tienen su aplicación principal en reactores de fusión por confinamiento magnético para confinar y controlar el plasma. En particular, Faraday Factory Japan LLC, una filial japonesa de Faraday 1867 Holdings, se ha convertido en el principal fabricante mundial de cintas magnéticas superconductoras de alta temperatura (HTS).
El láser excimer LEAP de Coherent, un producto de deposición por láser pulsado estándar de la industria, ha dado un gran impulso al proceso de fabricación de cintas superconductoras de alta temperatura.
Los campos magnéticos actúan para confinar y controlar el plasma cargado en un dispositivo tokamak, según Tokamak Energy, una startup británica de fusión. Estos fuertes campos magnéticos permiten que el plasma se caliente a temperaturas superiores a los 100 millones de grados Celsius, el umbral necesario para que la fusión se convierta en una fuente de energía comercialmente viable. Después de eso, los potentes imanes de un tokamak esférico permiten un confinamiento más compacto, aumentando la densidad y la potencia del plasma y evitando al mismo tiempo la costosa necesidad de refrigeración con helio líquido.
Se pueden generar potentes campos magnéticos pasando altas corrientes alrededor de una serie de bobinas electromagnéticas que rodean el plasma. Los imanes están enrollados con lo que Tokamak Energy llama cinta magnética superconductora de alta temperatura "revolucionaria".
Manejo de recubrimientos funcionales
Faraday Factory Japan LLC, una subsidiaria de Faraday 1867 Holdings, produce cintas superconductoras de alta temperatura desde 2012. La carta de intención antes mencionada se refiere a la estrategia de la fábrica japonesa para satisfacer la demanda global de cintas HTS, y Coherent dice que la demanda de tales Se espera que las cintas se multipliquen por diez de aquí a 2027.
La empresa japonesa utiliza deposición asistida por haz de iones (IBAD), deposición por láser pulsado (PLD), pulverización catódica con magnetrón de plata y revestimiento electroquímico de cobre, que requieren varios pasos de fabricación para fabricar dichas cintas. De estos, la deposición por láser pulsado (PLD) basada en excímeros es el único método de producción en masa probado para crear películas de óxido de cobre y bario de tierras raras (REBCO) con las cualidades requeridas para las cintas HTS multicapa.
La deposición por láser pulsado (PLD) es una herramienta potente para producir recubrimientos funcionales de alta calidad", describe Faraday Plant en su sitio web. El proceso de deposición se genera mediante una columna de rayos láser que incide sobre un objetivo en una tira de metal con una capa amortiguadora a alta temperaturas. Los compuestos HTS son materiales de óxido complejos, y el método PLD juega un papel importante en la producción de capas superconductoras de alta temperatura con composición, espesor y microestructura estrictamente controlados".
Se dice que la carta de intención firmada con Coherent describe una estrategia para aumentar las capacidades de fabricación de superconductores de alta temperatura utilizando el láser "LEAP" de la empresa.
Los láseres excimer LEAP de Coherent son el estándar de la industria para dispositivos lógicos programables para su uso en la fabricación de cintas HTS", dijo Coherent. "Los láseres LEAP se basan en fuentes de fluoruro de argón (ArF), fluoruro de criptón (KrF) y cloruro de xenón (XeCl) que emiten a 193 nm, 248 nm y 308 nm, respectivamente, y entregan potencias de salida de hasta 300 W. Ya se utilizan en una variedad de aplicaciones industriales, como elevadores láser para la producción de pantallas LED y MicroLED orgánicas.
Más allá de la fusión
Kai Schmidt, vicepresidente senior de la unidad de negocios de láser Excimer de Coherent, dijo: "Sabemos que los países involucrados en la carrera de la energía de fusión están trabajando arduamente para acelerar la cadena de suministro de cintas superconductoras de alta temperatura, que crece miles de kilómetros por año, en "Para que la tecnología de fusión siga avanzando a un ritmo rápido".
Por su parte, Sergey Lee, director representante de las instalaciones de Faraday en Japón, añadió: "Hemos estado trabajando con Faraday 1867 durante más de una década y nuestros láseres están ansiosos por desempeñar un papel importante en la fase de aceleración de la producción de cintas HTS. Las áreas de aplicación de las cintas HTS no se limitan a los reactores de fusión- -Incluyen transferencia de energía sin pérdidas, aviación y buques portacontenedores sin emisiones de carbono, sistemas de RMN sin helio, sistemas avanzados de propulsión de naves espaciales y más. Estas aplicaciones están impulsando crecimiento anual de dos dígitos en el mercado de cintas HTS, por lo que la urgencia de invertir en capacidades de fabricación de cintas HTS es clara".
La cinta HTS es una de las tecnologías clave para realizar reactores de fusión por confinamiento magnético como los tokamaks. Los diseños de Tokamak son más simples, más compactos y más baratos de operar que las tecnologías anteriores. Las cintas HTS pueden operar a temperaturas en el rango de decenas de Kelvin, eliminando la necesidad de costosos sistemas de enfriamiento basados en tecnología de helio líquido insostenible. Se espera que los reactores de fusión por confinamiento magnético puedan en última instancia generar gigavatios de electricidad libre de carbono con una ganancia neta de más del 10 por ciento y, por lo tanto, pueden desempeñar un papel importante en la transición global hacia la energía verde.
