Японские инженеры разработали Wi-Fi адаптер для работы в условиях ядерного реактора

Инженеры из Токийского технологического института (Institute of Science Tokyo) представили инновационный беспроводной приемник, обладающий беспрецедентной устойчивостью к ионизирующему излучению. Технология, анонсированная на международной конференции ISSCC в Сан-Франциско, нацелена на оснащение роботов, задействованных в ликвидации последствий аварий и выводе из эксплуатации ядерных объектов.

Ключевое преимущество новой микросхемы — обеспечение автономности робототехники в зонах высокого заражения. На сегодняшний день в подобных условиях преобладает проводная связь, так как стандартные кремниевые радиокомпоненты быстро выходят из строя под воздействием радиации. Опыт работ на Фукусиме показал, что управление через LAN-кабели существенно ограничивает маневренность из-за постоянного риска их запутывания и повреждения.

Разработка защищенного Wi-Fi-модуля столкнулась с фундаментальным препятствием: классическое свинцовое экранирование, блокирующее радиацию, одновременно глушит и радиосигнал. Ученые решили проблему, пересмотрев саму архитектуру кристалла, что позволило ему функционировать непосредственно в экстремальных полях излучения без внешней защиты.

По расчетам специалистов, за полгода работы внутри активной зоны реактора робот может поглотить дозу до 500 000 грей — величину, в сотни тысяч раз превышающую смертельный порог для человека. Для сравнения: электроника космических аппаратов обычно проектируется с расчетом на устойчивость всего к 100–300 грей за три года эксплуатации.

Чтобы достичь феноменальной живучести, конструкторы минимизировали количество транзисторов, заменив ряд элементов компонентами без оксидного слоя. В тех узлах, где транзисторы необходимы, были увеличены размеры затворов, а выбор сделан в пользу NMOS-структур, которые гораздо эффективнее противостоят радиационной деградации.

В ходе испытаний прототип подвергли облучению суммарной дозой в 800 кГр. Это привело лишь к незначительному снижению усиления сигнала (примерно на 1,5 дБ), что подтверждает способность Wi-Fi-адаптера сохранять эффективность в сверхагрессивной среде в течение длительного времени.

В данный момент коллектив работает над созданием радиационно-стойкого передатчика. Эта задача считается более сложной, так как процесс трансляции сигнала требует значительно более высоких энергозатрат по сравнению с его приемом.

Источник: iXBT