コヒレント、LEAPレーザーによる高温超電導テープ製造の変革を目的とした提携を締結

最近、米国のフォトニクス大手コヒレントと日本のファラデー1867ホールディングスは、核融合炉での大規模な導入に向けて高温超電導（HTS）テープの製造を拡大することを目的とした意向表明書（LOI）に署名した。グリーンエネルギーへの移行を推進します。コヒレントのエキシマレーザーは、このコラボレーションにより、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処理
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 ジャパン合同会社は、2012 年から高温超電導磁気テープを生産しています。前述の意向表明書は、HTS テープの世界的な需要を満たすための日本の工場の戦略に言及しており、コヒレントは、このようなテープは現在から 2027 年までに 10 倍に増加すると予想されています。
日本企業は、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、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非常に強力なツールです」とファラデー プラントは Web サイトで説明しています。蒸着プロセスは、レーザー ビームのプルームがバッファー層のある金属ストリップ上のターゲットに当た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伝導層を製造する上で重要な役割を果たします。」
同社とコヒレント社との意向書には、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。
コヒレント社は、「コヒーレント LEAP エキシマ レーザーは、HTS テープ製造用のプログラマブル 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) ソースをベースにしており、波長はそれぞれ 193 nm、248 nm、308 nm で、最大 300 W の出力があり、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
コヒレント社エキシマレーザー事業部門上級副社長のカイ・シュミット氏は、「核融合エネルギー競争に参加している国々が、高温超電導テープのサプライチェーンを加速させるために懸命に努力しており、年間数千キロメートルずつ拡大していることは承知している」と述べた。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、高度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可能にする重要な技術の 1 つです。 トカマク設計は、以前の技術に比べて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がなくなります。 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。