Siliciumproduktion på DR 3

SILICIUMDOTERING - EN GOD FORRETNING

Produktion af halvledere ved bestråling af siliciumkrystaller til elektronik og energisektoren var en gigantisk om end uplanlagt succes for Risø. Forsøgsreaktor DR 3 var særligt velegnet til formålet, og Risø sad på 1/3 af verdensmarkedet helt op til nedlukningen i år 2000.

 

Foto: De nye vandrette siliciumfaciliteter var halvautomatiske og blev styret via pc.

Lige siden man opfandt transistoren, har man haft brug for at producere halvledere til elektroniske komponenter. Halvledere blev før i tiden skabt vha. en fysisk-kemisk teknik, hvor små mængder af fosfor tilsættes et smeltet halvledende materiale, fx silicium, hvorved nogle få siliciumatomer blev erstattet af fosforatomer, som gør materialet halvledende.

Fra begyndelsen af 1970'erne blev en ny og bedre teknik udviklet, hvor siliciumet i stedet blev bestrålet i en reaktor, hvorved doteringen skete under mere kontrollerede forhold, og produktet blev mere ensartet og dermed også mere stabilt.

Risø blev involveret i siliciumdotering, da den daværende leder af Isotoplaboratoriet Kai Heydorn i 1974 modtog en forespørgsel fra en af markedets store spillere, Topsil, om man var interesseret i en forsøgsbestråling af silicium i forsøgsreaktor DR 2. Risø var indledningsvis skeptisk, da erfaringerne sagde, at produktet blev for radioaktivt til håndtering. Antagelsen blev dog gjort til skamme, da forsøget lykkedes.

Det blev startskuddet til et samarbejde, som med tiden skulle vise sig at være særdeles indbringende for DR 3, og som placerede forsøgsreaktoren som en af de bedste producenter i verden af bestrålet silicium.

At blive storleverandør af halvledere stod dog ikke i Risøs strategi men skete nærmest på trods, drevet frem af bl.a. Kai Heydorns entusiasme for projektet. Først 10 år senere, i begyndelsen af 1980erne, blev det god tone at have indtægtsdækkende virksomhed inden for offentlig forskning.SilKvaliTjek300

Den første kæp i hjulet på projektet var, da man i 1975 lukkede den benyttede forsøgsreaktor DR 2. Det skete på et uheldigt tidspunkt, da Isotoplaboratoriet netop havde indgået aftale med Topsil om at bestråle silicium for dem på en større skala.

Da begge firmaer stod til at tabe deres professionelle troværdighed, gav man ikke uden videre op. Topsil søgte fondsmidler til projektet og fik dem efterfølgende.

Risøs ledelse, som i overensstemmelse med tidsånden var utilbøjelig til at tækkes industrielle interesser, afviste Heydorns krav om at opstille en siliciumfacilitet på forsøgsreaktor DR 3, men Kai Heydorn satte sin karriere på spil for at gennemtrumfe aftalen, og 1. november 1975 var man klar til produktion med en ny siliciumfacilitet på DR 3.

De næste 10 år gik man fra en beskeden produktion til at udnytte DR 3's enorme produktionskapacitet fuldt ud. Topsil blev med hjælp fra Risø det første firma, der bragte neutrondoteret silicium på verdensmarkedet, og i løbet af de næste 20 år fik Isotoplaboratoriet en række store kunder. Man indgik fx i 1980 en bindende aftale med storproducenten Wacker i Tyskland og med fem store japanske firmaer. I 1987 var produktionen så stor, at Isotoplaboratoriet lagde beslag på alle disponible lodrette forsøgshuller. (huller hvorigennem siliciumkrystallen vha. en indføringsmekanisme skubbes ind i området med høj neutronintensitet nær reaktorkernen).

I 1990 fik man anledning til at udvide med opstillinger i de vandrette forsøgshuller. En yderligere udvidelse kom i 1997-98.

Produktionen af halvledere nåede sit højdepunkt i begyndelsen af 1990erne, hvor man i gennemsnit bestrålede 25-30 tons silicium årligt. Den gennemsnitlige årlige indkomst i årene 1991-97 var på 20 mio. kr. - en ren overskudsforretning, som overskyggede alle Risøs andre indtægter fra bl.a. radioaktive isotoper.

Den overraskende succes skyldes formentligt primært, at der var få velegnede reaktorer i verdenen om buddet, og at Risøs leverede både et produkt og en service i topklasse. Reaktoren var blandt forskere fra hele verdenen berømt for sin driftsstabilitet, og grundet den tidlige opstart var den tekniske knowhow også i top.

Eventyret sluttede dog brat, da Risøs bestyrelse i år 2000 besluttede at lukke DR 3 permanent. Størstedelen af produktionen blev derefter overtaget af DR 3's søsterreaktor HIFAR i Australien, som også er en tungtvandsreaktor af DIDO-typen.

Læs mere om hvordan det særlige samarbejde mellem Topsil og Risø resulterede i en industrisucces i rapporten "Halvledermateriale i reaktorer - en innovationshistorie", som denne artikel er baseret på. Her kan du også læse om, hvordan silicium-krystallet produceres.

 

Udskriv