ล่าสุดยักษ์ใหญ่ด้านโฟโตนิกส์ของสหรัฐฯสอดคล้องกันและ Faraday 1867 Holdings ของญี่ปุ่นได้ลงนามในหนังสือแสดงเจตจำนง (LOI) โดยมีเป้าหมายในการขยายขนาดการผลิตตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูงเทป (HTS) สำหรับการใช้งานอย่างแพร่หลายในการใช้งานเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันขนาดใหญ่ ตลอดจนช่วยขับเคลื่อนการเปลี่ยนแปลงพลังงานสีเขียว เลเซอร์ excimer ของ Coherent ในความร่วมมือครั้งนี้รับประกันการใช้งานในวงกว้าง
ในทศวรรษที่ผ่านมา แนวโน้มการพัฒนาอย่างรวดเร็วของพลังงานปลอดคาร์บอนได้นำไปสู่ความก้าวหน้าในอุปกรณ์ tokamak ขณะเดียวกันก็ผลักดันความต้องการเทปแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูงที่เพิ่มขึ้น เทปแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูง ซึ่งเป็นเทคโนโลยีสำคัญในการผลิตแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความแข็งแรงสูงเป็นพิเศษ มีการใช้งานหลักในเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันแบบกักขังด้วยแม่เหล็กเพื่อจำกัดและควบคุมพลาสมา โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Faraday Factory Japan LLC ซึ่งเป็นบริษัทในเครือของญี่ปุ่นของ Faraday 1867 Holdings ได้กลายเป็นผู้ผลิตเทปแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูง (HTS) ชั้นนำของโลก
LEAP excimer laser ของ Coherent ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์การสะสมด้วยเลเซอร์แบบพัลส์ที่ได้มาตรฐานอุตสาหกรรม ได้ช่วยส่งเสริมกระบวนการผลิตเทปตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูงอย่างมาก
สนามแม่เหล็กทำหน้าที่จำกัดและควบคุมพลาสมาที่มีประจุในอุปกรณ์โทคามัก ตามข้อมูลของ Tokamak Energy บริษัทสตาร์ทอัพฟิวชั่นสัญชาติอังกฤษ สนามแม่เหล็กแรงสูงเหล่านี้ช่วยให้พลาสมาร้อนขึ้นถึงอุณหภูมิสูงกว่า 100 ล้านองศาเซลเซียส ซึ่งเป็นเกณฑ์ที่จำเป็นสำหรับฟิวชันให้กลายเป็นแหล่งพลังงานที่สามารถนำไปใช้ได้ในเชิงพาณิชย์ หลังจากนั้น แม่เหล็กอันทรงพลังในโทคามักทรงกลมช่วยให้มีการกักขังที่กะทัดรัดยิ่งขึ้น เพิ่มความหนาแน่นและพลังงานของพลาสมา ขณะเดียวกันก็หลีกเลี่ยงความจำเป็นราคาแพงในการทำความเย็นฮีเลียมเหลว
สนามแม่เหล็กกำลังสูงสามารถสร้างขึ้นได้โดยการส่งกระแสสูงไปรอบๆ อาร์เรย์ของขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าที่ล้อมรอบพลาสมา แม่เหล็กถูกพันด้วยสิ่งที่ Tokamak Energy เรียกว่าเทปแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูงแบบ "ก้าวหน้า"
การจัดการสารเคลือบตามหน้าที่
Faraday Factory Japan LLC ซึ่งเป็นบริษัทในเครือของ Faraday 1867 Holdings ได้ผลิตเทปตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูงมาตั้งแต่ปี 2012 หนังสือแสดงเจตจำนงดังกล่าวอ้างถึงกลยุทธ์ของโรงงานในญี่ปุ่นในการตอบสนองความต้องการทั่วโลกสำหรับเทป HTS และ Coherent กล่าวว่าความต้องการดังกล่าว คาดว่าเทปจะเพิ่มขึ้น 10 เท่าระหว่างปัจจุบันถึงปี 2570
บริษัทญี่ปุ่นใช้การสะสมด้วยลำแสงไอออน (IBAD) การสะสมด้วยเลเซอร์แบบพัลซ์ (PLD) การสปัตเตอร์แมกนีตรอนเงิน และการชุบเคมีไฟฟ้าด้วยทองแดง ซึ่งต้องใช้ขั้นตอนการผลิตหลายขั้นตอนเพื่อผลิตเทปดังกล่าว ในจำนวนนี้ การสะสมของพัลส์เลเซอร์ (PLD) ที่อาศัย excimer เป็นวิธีการผลิตจำนวนมากเพียงวิธีเดียวที่ได้รับการพิสูจน์แล้วในการสร้างฟิล์มแบเรียมคอปเปอร์ออกไซด์ (REBCO) ของธาตุหายากที่มีคุณสมบัติที่จำเป็นสำหรับเทป HTS หลายชั้น
การสะสมด้วยเลเซอร์แบบพัลส์ (PLD) เป็นเครื่องมือที่มีศักยภาพในการผลิตสารเคลือบคุณภาพสูง" โรงงานฟาราเดย์อธิบายบนเว็บไซต์ กระบวนการสะสมเกิดขึ้นจากลำแสงเลเซอร์ที่พุ่งชนเป้าหมายบนแถบโลหะที่มีชั้นบัฟเฟอร์สูง อุณหภูมิ สารประกอบ HTS เป็นวัสดุออกไซด์เชิงซ้อน และวิธีการ PLD มีบทบาทสำคัญในการผลิตชั้นตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูง โดยมีองค์ประกอบ ความหนา และโครงสร้างจุลภาคที่มีการควบคุมอย่างเข้มงวด"
หนังสือแสดงเจตจำนงที่ลงนามกับ Coherent ระบุว่าเป็นการร่างกลยุทธ์เพื่อเพิ่มขีดความสามารถในการผลิตตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูงโดยใช้เลเซอร์ "LEAP" ของบริษัท
เลเซอร์เอ็กไซเมอร์ LEAP ของ Coherent เป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับอุปกรณ์ลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้สำหรับใช้ในการผลิตเทป HTS" Coherent กล่าว "เลเซอร์ LEAP ใช้แหล่งกำเนิดอาร์กอนฟลูออไรด์ (ArF), คริปทอนฟลูออไรด์ (KrF) และซีนอนคลอไรด์ (XeCl) ที่ปล่อยออกมา ที่ 193 นาโนเมตร, 248 นาโนเมตร และ 308 นาโนเมตร ตามลำดับ และให้กำลังเอาท์พุตสูงถึง 300W มีการใช้งานอยู่แล้วในงานอุตสาหกรรมหลายประเภท เช่น เครื่องยกเลเซอร์สำหรับการผลิตจอแสดงผล LED แบบออร์แกนิกและ MicroLED
เกินกว่าฟิวชั่น
Kai Schmidt รองประธานอาวุโสหน่วยธุรกิจเลเซอร์ Excimer ของ Coherent กล่าวว่า "เรารู้ว่าประเทศต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการแข่งขันด้านพลังงานฟิวชันกำลังทำงานอย่างหนักเพื่อเร่งห่วงโซ่อุปทานของเทปตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูง ซึ่งจะเพิ่มขึ้นหลายพันกิโลเมตรต่อปีใน เพื่อให้เทคโนโลยีฟิวชั่นก้าวไปข้างหน้าอย่างรวดเร็ว"
ในส่วนของเขา Sergey Lee ผู้อำนวยการตัวแทนของโรงงานของ Faraday ในญี่ปุ่น กล่าวเสริมว่า "เราทำงานร่วมกับ Faraday 1867 มานานกว่าทศวรรษแล้ว และเลเซอร์ของเรากระตือรือร้นที่จะมีบทบาทสำคัญในระยะที่เพิ่มขึ้นของการผลิตเทป HTS . พื้นที่การใช้งานสำหรับเทป HTS ไม่ได้จำกัดอยู่เพียงเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชัน- -ซึ่งรวมถึงการถ่ายโอนพลังงานแบบไม่สูญเสีย การบินและเรือคอนเทนเนอร์เป็นศูนย์คาร์บอน ระบบ NMR ที่ปราศจากฮีเลียม ระบบขับเคลื่อนยานอวกาศขั้นสูง และอื่นๆ แอปพลิเคชันเหล่านี้กำลังขับเคลื่อน การเติบโตเป็นเลขสองหลักต่อปีในตลาดเทป HTS ดังนั้นความเร่งด่วนในการลงทุนในความสามารถในการผลิตเทป HTS จึงชัดเจน"
เทป HTS เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีสำคัญในการสร้างเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันแบบกักขังด้วยแม่เหล็ก เช่น tokamaks การออกแบบของ Tokamak นั้นเรียบง่ายกว่า กะทัดรัดกว่า และใช้งานได้ถูกกว่าเทคโนโลยีก่อนหน้านี้ เทป HTS สามารถทำงานที่อุณหภูมิในช่วงหลายสิบของเคลวิน ทำให้ไม่จำเป็นต้องใช้ระบบทำความเย็นราคาแพงที่ใช้เทคโนโลยีฮีเลียมเหลวที่ไม่ยั่งยืน เครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันแบบกักขังแม่เหล็กคาดว่าจะสามารถผลิตไฟฟ้าที่ปราศจากคาร์บอนได้เป็นกิกะวัตต์ โดยได้รับสุทธิมากกว่า 10 เปอร์เซ็นต์ และอาจมีบทบาทสำคัญในการเปลี่ยนผ่านสู่พลังงานสีเขียวทั่วโลก
