Ако настъпи бедствие и ви се наложи да разчиствате радиоактивни руини, издръжливите роботи са далеч по-подходящи за тази задача от крехките и податливи на грешки хора. Въпреки това комуникацията с тези машини в облъчени среди е трудна, тъй като чиповете им могат да бъдат „изгорени“ от безмилостния поток йонизираща радиация.

За да преодолеят този проблем, изследователи от Института по наука в Токио, Япония, са разработили радиационноустойчив WiFi чип. Специализираният приемник може да издържи дози радиация до 500 килогрей (kGy), като продължава да работи на доста добро ниво.

Това не само би могло да се окаже безценно за безжични роботи и дронове, използвани в операции по почистване след ядрена авария, като например ядрената авария във Фукушима Дайичи, но би могло да помогне и при извеждането от експлоатация на ядрени реактори.

„Такава устойчивост отговаря на изискванията за извеждане от експлоатация на атомни електроцентрали, което включва излагане на интензивна гама радиация, излъчвана от остатъци от гориво“, заявява Ацуши Ширане, електроинженер в Института по наука в Токио. „Въвеждането на такава безжична система елиминира необходимостта от сложно окабеляване и позволява ефективна и безпроблемна работа на голям брой роботи.“

„С разработването на Wi-Fi чипове, които работят стабилно дори в условия на изключително високи дози радиация, ще се насърчи безжичното дистанционно управление чрез роботи и дронове, което ще позволи намаляване на риска от облъчване на работниците и ще доведе до усъвършенстване на работните процеси“, добави Ширане.

Когато електронните чипове бъдат подложени на силно гама-лъчение, в изолационните слоеве на транзисторите се задържат електрически заряди, което води до електрически течове, загуба на сигнал и шум. С течение на времето, при достатъчно облъчване, чипът се разгражда и в крайна сметка се поврежда.

Екипът се справи с този проблем, като намали броя на транзисторите в чипа, с което сведе до минимум точките, уязвими към увреждания, причинени от радиация. Останалите транзистори също бяха физически уголемени, за да се намали броят на успоредните сегменти, известни като „пръсти“, и ръбовете, където тези увреждания биха могли да се натрупат.

Специализираният чип е снабден с радиочестотен усилвател за усилване на слабите входящи сигнали; ако понякога ви е трудно да хванете Wi-Fi у дома, представете си как би било да се опитате да хванете сигнал в дълбините на атомна електроцентрала по време на аварийна ситуация.

Въпреки това усилвателят може да бъде друга слаба точка в тези екстремни условия поради чувствителния към радиация P-тип метал-оксид-полупроводников транзистор. Това препятствие беше преодоляно чрез замяната му с индуктор – пасивен компонент, който е много по-малко податлив на радиационни повреди.

Всички тези малки промени дадоха резултат. В серия от тестове чипът беше облъчен с 500 kGy радиация, но неговата производителност беше само леко засегната. Усилването на сигнала му намаля само с 1,4 децибела, шумовият му коефициент се увеличи с 1,26 децибела, а консумацията на енергия намаля леко с около 2 миливата. Въпреки тези скромни спадове, изложеният на радиация приемник все още можеше да функционира на ниво, подобно на стандартен търговски Wi-Fi приемник в ежедневна среда.

Търсенето на чипове, устойчиви на радиация, вероятно ще нарасне през следващите десетилетия. Бъдете сигурни, че не говорим за ядрени катастрофи, които са изключително редки и донякъде непредсказуеми. Изследователите отбелязват, че се очаква почти половината от 423-те ядрени реактора, които в момента работят по света, да бъдат изведени от експлоатация до 2050 г., а роботите и дроновете ще играят значителна роля в тази работа.

А дали тези чипове биха могли да помогнат на роботите в случай на ядрена война – това вероятно е въпрос, отговорът на който е по-добре да не научаваме скоро.

Снимка: Unsplash

Виж още: Криворазбрана амбиция: NASA се отказа да строи лунна станция, ще я сменя с база на място