코히런트, LEAP 레이저로 고온 초전도 테이프 제조를 혁신하기 위한 파트너십 체결

최근 미국의 거대 포토닉스 코히런트(Coherent)와 일본의 패러데이 1867 홀딩스(Faraday 1867 Holdings)는 핵융합로에 광범위하게 배치하기 위한 고온 초전도(HTS) 테이프 제조 규모를 확대하고 지원을 목표로 의향서(LOI)를 체결했습니다. 친환경 에너지 전환을 주도합니다. 코히런트의 엑시머 레이저는 이번 협력을 통해 더 폭넓은 적용을 약속합니다.
지난 10년 동안 무탄소 에너지에 대한 전망이 빠르게 발전하면서 토카막 장치의 발전이 이루어졌고, 동시에 고온 초전도 자기 테이프에 대한 수요도 증가했습니다. 초강력 전자석 제조의 핵심 기술인 고온 초전도 자기 테이프는 플라즈마를 가두어 제어하는 ​​자기밀폐 핵융합로에 주로 적용됩니다. 특히 Faraday 1867 Holdings의 일본 자회사인 Faraday Factory Japan LLC는 고온 초전도(HTS) 자기 테이프 분야의 세계 선두 제조업체로 떠올랐습니다.
업계 표준 펄스 레이저 증착 제품인 코히런트의 LEAP 엑시머 레이저는 고온 초전도 테이프 제조 공정을 크게 향상시켰습니다.
영국의 핵융합 스타트업인 Tokamak Energy에 따르면 자기장은 토카막 장치에서 하전된 플라즈마를 가두어 제어하는 ​​역할을 합니다. 이러한 강한 자기장은 플라즈마를 섭씨 1억도 이상의 온도까지 가열할 수 있게 해줍니다. 이는 핵융합이 상업적으로 실행 가능한 에너지원이 되기 위해 필요한 임계값입니다. 그 후, 구형 토카막의 강력한 자석은 액체 헬륨 냉각에 대한 비용이 많이 드는 필요성을 피하면서 플라즈마 밀도와 전력을 증가시켜 보다 컴팩트한 감금을 허용합니다.
플라즈마를 둘러싸고 있는 전자석 코일 배열 주위에 높은 전류를 전달하면 강력한 자기장이 생성될 수 있습니다. 자석은 Tokamak Energy가 "획기적"이라고 부르는 고온 초전도 자기 테이프로 감겨 있습니다.
기능성 코팅 처리
Faraday 1867 Holdings의 자회사인 Faraday Factory Japan LLC는 2012년부터 고온 초전도 자기 테이프를 생산하고 있습니다. 앞서 언급한 의향서는 HTS 테이프에 대한 전 세계적인 수요를 충족시키려는 일본 공장의 전략을 의미하며, 코히런트는 이에 대한 수요가 이러한 테이프는 지금부터 2027년까지 10배 증가할 것으로 예상됩니다.
일본 회사는 IBAD(이온빔 보조 증착), PLD(펄스 레이저 증착), 은 마그네트론 스퍼터링 및 구리 전기화학 도금을 사용하는데, 이러한 테이프를 제조하려면 여러 제조 단계가 필요합니다. 이 중 엑시머 기반 펄스 레이저 증착(PLD)은 다층 HTS 테이프에 필요한 품질을 갖춘 희토류 바륨 구리 산화물(REBCO) 필름을 생성하는 유일하게 입증된 대량 생산 방법입니다.
펄스 레이저 증착(PLD)은 고품질 기능성 코팅을 생산하기 위한 매우 강력한 도구입니다." Faraday Plant는 웹사이트에서 설명합니다. 증착 프로세스는 레이저 빔 기둥이 버퍼층이 있는 금속 스트립의 대상에 부딪히면서 생성됩니다. HTS 화합물은 복합 산화물 재료이며 PLD 방법은 조성, 두께 및 미세 구조가 엄격하게 제어된 고온 초전도층을 생성하는 데 중요한 역할을 합니다."
이 회사가 코히런트와 체결한 의향서에는 회사의 'LEAP' 레이저를 사용해 고온 초전도체 제조 역량을 강화하기 위한 전략이 개략적으로 설명되어 있는 것으로 전해지고 있습니다.
코히런트는 "코히런트 LEAP 엑시머 레이저는 HTS 테이프 제작을 위한 프로그래밍 가능 논리 장치의 업계 표준입니다. LEAP 레이저는 불화 아르곤(ArF), 불화 크립톤(KrF) 및 염화 제논(XeCl) 소스를 기반으로 하며 각각 193nm, 248nm, 308nm의 파장과 최대 300W의 출력을 가지며, 이미 유기 LED 및 마이크로LED 디스플레이 생산을 위한 레이저 리프터와 같은 다양한 산업 응용 분야에서 사용되고 있습니다.
융합을 넘어서
코히런트 엑시머 레이저 사업부 수석 부사장인 Kai Schmidt는 "우리는 핵융합 에너지 경쟁에 참여하는 국가들이 매년 수천 킬로미터씩 성장하는 고온 초전도 테이프의 공급망을 가속화하기 위해 열심히 노력하고 있다는 것을 알고 있습니다. 핵융합 기술이 빠른 속도로 발전하도록 하기 위해서입니다."
Faraday 일본 시설 대표이사인 Sergey Lee는 다음과 같이 덧붙였습니다. "우리는 Faraday 1867과 10년 넘게 협력해 왔으며 우리 레이저는 HTS 테이프 생산의 증가 단계에서 중요한 역할을 하길 열망하고 있습니다. .HTS 테이프의 응용 분야는 핵융합로에만 국한되지 않습니다.- -여기에는 무손실 에너지 전달, 탄소 제로 항공 및 컨테이너 선박, 헬륨 없는 NMR 시스템, 첨단 우주선 추진 시스템 등이 포함됩니다. 이러한 응용 분야가 주도하고 있습니다. HTS 테이프 시장은 연간 두 자릿수 성장을 보이고 있으므로 HTS 테이프 제조 역량에 대한 투자가 시급하다는 점은 분명합니다."
HTS 테이프는 토카막과 같은 자기밀폐형 핵융합로를 가능하게 하는 핵심 기술 중 하나입니다. Tokamak 설계는 이전 기술보다 더 간단하고 컴팩트하며 작동 비용이 저렴합니다. HTS 테이프는 수십 켈빈 범위의 온도에서 작동할 수 있으므로 지속 불가능한 액체 헬륨 기술을 기반으로 하는 값비싼 냉각 시스템이 필요하지 않습니다. 자기밀폐형 핵융합로는 궁극적으로 10% 이상의 순 이득으로 기가와트의 무탄소 전기를 생산할 수 있을 것으로 예상되며, 따라서 전 세계가 녹색 에너지로 전환하는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다.