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日本要量産金剛石半導體,助力福島廢堆

2023/09/13

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半導體

      日本北海道的初創企業OOKUMA DIAMOND DEVICE(札幌市,以下簡稱:OOKUMA)為了將被稱為“終極半導體”的金剛石(Diamond)半導體推向實用化,最早計劃2026年度末在福島縣大熊町讓工廠投産。總投資大約50億日元。計劃達到能年産幾萬個半導體器件的規模。該公司將與東京電力控股(HD)的子公司合作,在福島第一核電站用於廢堆的機器上配備金剛石半導體。

      

     

      OOKUMA將向東電控股與日本重工企業IHI于2022年成立的企業Decom.Tech(福島縣大熊町)供應半導體基板上使用人工鑽石的金剛石半導體器件。為了對福島第一核電站實施廢堆,需要取出堆芯熔毀後留下的熔融燃料。Decom.Tech則承擔取出熔融燃料的設備的基本設計和研發工作。
 

      OOKUMA將在力爭2026年度投産的工廠開始試驗性生産。配備金剛石半導體的機器設想用來測定反應堆內的中子。除了用於廢堆外,這也是萬一發生事故時所需要的機器。據稱,該公司通過研究使用金剛石半導體的零部件發現,即使在最高溫度攝氏450度下也能夠工作,在放射線濃度高的環境下也正常發揮作用。

    

      日本佐賀大學的研究表明,與現在主流的硅半導體相比,金剛石半導體可在5倍的高溫和33倍的高電壓下工作。性能也比新一代功率半導體的碳化矽(SiC)和氮化鎵(GaN)出色。還有望用於設想處於更高電壓環境下的純電動汽車(EV)、高速通信及衛星通信。

 

配備了OOKUMA DIAMOND DEVICE開發的金剛石半導體的器件(該公司提供)

   

      OOKUMA的半導體不需要原來不可缺少的冷卻裝置,有望實現小型化。另外,為了保護免機器免受高放射線濃度的影響,原本需要用鉛包裹機器,但配備金剛石半導體後將不再需要,這樣可以減輕機器重量,提高廢堆工作的效率。

   

      預計到工廠投産為止的總投資大約為50億日元。OOKUMA將利用日本政府的“支援自立和返鄉創業企業選址補貼”等。還計劃從創業投資處籌集1億4000萬日元。研究開發方面,也被採用為面向實現福島縣復興的技術開發等、上限7億日元的補助項目。另外,還將從日本內閣府每年領取1億~3億日元資金,最長領取3年。

       

      OOKUMA代表星川尚久表示:“一直根據廢堆的目標倒推,按照深入市場(market in)的設想,推進研究開發”。雖然有很多大學等在開展相關研究,但實現社會應用的案例還很少。圍繞金剛石半導體,豐田和電裝出資的企業、精密部件廠商Orbray(東京足立)、源自早稻田大學的初創企業、九州工業大學及佐賀大學也在推進研究。

  

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