Японские исследователи из Технологического института науки Токио создали Wi-Fii-чип, который выдерживает облучение в 500 кГр. Смертельная доза для человека составляет около 10 Гр, так что разрыв получается в пятьдесят тысяч раз. Ровно такой запас прочности нужен, чтобы управлять роботами на атомных объектах по беспроводной связи.
На ядерных площадках роботы до сих пор работают через кабели. Провода застревают в узких коридорах, мешают маневру и не позволяют одновременно запустить много машин. Беспроводное управление помогло бы, но обычная электроника в зонах высокого излучения выходит из строя быстро.
Гамма-излучение действует на транзисторы. В их изолирующих слоях накапливается электрический заряд, сигнал слабеет, помехи множатся и схема перестает работать. Токийская команда решила задачу неожиданным способом. Вместо того чтобы экранировать компоненты, они просто сократили число транзисторов до минимума. Меньше элементов создает меньше уязвимых мест.
В одной из частей схемы вместо транзистора поставили катушку (индуктор). Это простой пассивный элемент, который почти не страдает от радиации. За счет него за участок схемы уже можно было не беспокоиться. Оставшиеся транзисторы сделали крупнее и упростили их структуру. Это важно, потому что радиация чаще всего повреждает края, а у маленьких транзисторов почти вся площадь состоит из краев, поэтому они быстрее выходят из строя.
Испытания подтвердили расчеты. После суммарной дозы в 500 кГр усиление сигнала просело лишь на 1,4 дБ, уровень шума вырос максимум на 1,26 дБ, а энергопотребление даже немного упало. Чип работает на частоте 2,4 ГГц в стандартном диапазоне WiFi и по характеристикам не уступает обычным коммерческим приемникам.
Практическое применение очевидно прежде всего для демонтажа аварийных станций. На АЭС Фукусима-Дайити роботы уже несколько лет достают фрагменты расплавленного топлива, пробираясь через узкие проходы на кабельном поводке. Без привязки к проводу они получат несравнимо большую свободу. По данным МАГАТЭ, почти половина из 423 действующих сегодня энергоблоков к 2050 году будет выводится из эксплуатации, так что спрос на подобные решения начнет расти.
Отдельная история — роботы в Чернобыле. После взрыва 1986 года советские инженеры отправляли на крышу реактора немецкие дистанционно управляемые машины MF-2 и MF-3. Те выходили из строя за считанные часы. В итоге делать это пришлось людям. Кстати, излучение за пределами земной атмосферы значительно слабее, чем в реакторе, поэтому новая разработка с большим запасом покрывает требования даже самых опасных космических миссий.
Ранее мы писали о том, что Япония отправила робота-змею чистить разрушенную «Фукусиму».