最近、米国のフォトニクス大手筋の通ったと日本のファラデー 1867 ホールディングスは、製造規模を拡大することを目的とした基本合意書 (LOI) に署名しました。高温超電導(HTS) テープは、核融合炉の大規模展開で広く使用され、グリーン エネルギーへの移行を促進するのにも役立ちます。 このコラボレーションにおけるコヒレントのエキシマレーザーは、より幅広い用途を約束します。
過去 10 年間、カーボンフリー エネルギーの急速な進展によりトカマク装置の進歩が見られ、同時に高温超電導磁気テープの需要も増加しました。 超強力な電磁石の製造における重要な技術である高温超電導磁気テープは、プラズマを閉じ込めて制御するための磁気閉じ込め核融合炉に主に応用されています。 特に、ファラデー 1867 ホールディングスの日本法人であるファラデー ファクトリー ジャパン合同会社は、高温超電導 (HTS) 磁気テープの世界有数のメーカーとして浮上しています。
業界標準のパルスレーザー蒸着製品であるコヒレントの LEAP エキシマレーザーは、高温超電導テープの製造プロセスを大幅に強化しました。
英国の核融合スタートアップ企業であるトカマク・エナジー社によると、磁場はトカマク装置内に帯電プラズマを閉じ込めて制御するように作用するという。 これらの強力な磁場により、プラズマは摂氏 1 億度を超える温度まで加熱されます。この温度は、核融合が商業的に実行可能なエネルギー源になるために必要な閾値です。 その後、球状トカマク内の強力な磁石により、よりコンパクトな閉じ込めが可能になり、高価な液体ヘリウム冷却の必要性を回避しながら、プラズマ密度と出力が増加します。
強力な磁場は、プラズマを取り囲む一連の電磁石コイルの周りに大電流を流すことによって生成できます。 磁石には、トカマク・エナジー社が「画期的な」高温超伝導磁気テープと呼ぶものを巻き付けている。
機能性コーティングの取り扱い
ファラデー 1867 ホールディングスの子会社であるファラデー ファクトリー ジャパン LLC は、2012 年から高温超電導テープの生産を行っています。前述の意向表明書は、高温超電導テープの世界的な需要に応えるための日本の工場の戦略に言及しており、コヒレントは、そのような需要に応えるための日本の工場の戦略について言及しています。テープは現在から 2027 年までに 10 倍に増加すると予想されています。
日本の会社は、イオンビーム支援蒸着 (IBAD)、パルスレーザー蒸着 (PLD)、銀マグネトロンスパッタリング、および銅電気化学メッキを使用しており、このようなテープを製造するにはいくつかの製造ステップが必要です。 このうち、エキシマベースのパルスレーザー蒸着 (PLD) は、多層 HTS テープに必要な品質を備えた希土類バリウム銅酸化物 (REBCO) 膜を作成するための量産方法として実証済みの唯一の方法です。
パルスレーザー蒸着（PLD）は、高品質の機能性コーティングを製造するための強力なツールです」とファラデープラントはウェブサイトで説明しています。蒸着プロセスは、高いバッファ層を持つ金属ストリップ上のターゲットにレーザービームのプルームを当てることによって生成されます。 HTS 化合物は複合酸化物材料であり、PLD 法は組成、厚さ、微細構造が厳密に制御された高温超電導層を製造する上で重要な役割を果たします。」
コヒレントと署名した意向書には、同社の「LEAP」レーザーを使った高温超電導体の製造能力を高める戦略の概要が記載されているという。
コヒレントの LEAP エキシマ レーザーは、HTS テープの製造に使用されるプログラマブル ロジック デバイスの業界標準です。「LEAP レーザーは、フッ化アルゴン (ArF)、フッ化クリプトン (KrF)、および塩化キセノン (XeCl) ソースをベースとしており、それぞれ 193 nm、248 nm、308 nm で最大 300 W の出力を供給します。 これらは、有機 LED や MicroLED ディスプレイ製造用のレーザーリフターなど、さまざまな産業用途ですでに使用されています。
融合を超えて
コヒレントのエキシマレーザー事業部門の上級副社長、カイ・シュミット氏は次のように述べています。核融合技術を急速なペースで前進させ続けるためだ。」
ファラデー日本施設の代表取締役であるセルゲイ・リー氏は、「私たちは10年以上ファラデー1867と協力しており、私たちのレーザーはHTSテープ生産の立ち上げ段階で重要な役割を果たすことに熱心です」と付け加えた。 。HTS テープの応用分野は核融合炉に限定されません- -それらには、無損失エネルギー伝達、ゼロカーボン航空およびコンテナ船、ヘリウムフリー NMR システム、先進的な宇宙船推進システムなどが含まれます。これらの応用分野は、推進力となっています。 HTS テープ市場は年間 2 桁の成長を遂げており、HTS テープの製造能力への投資が急務であることは明らかです。」
HTSテープはトカマクのような磁気閉じ込め核融合炉を実現するための重要な技術の1つです。 トカマク設計は、以前の技術よりもシンプルでコンパクトで、運用コストが低くなります。HTS テープは数十ケルビン範囲の温度で動作できるため、持続不可能な液体ヘリウム技術に基づく高価な冷却システムの必要性がなくなりました。 磁気閉じ込め核融合炉は、最終的には純利得 10% 以上でギガワットのカーボンフリー電力を生成できると期待されており、したがって、グリーン エネルギーへの世界的な移行において重要な役割を果たす可能性があります。
