Автор: Эксперт Pickstore
Дата: Апрель 2026
Японские исследователи из Технологического института науки Токио создали Wi-Fi-чип, который выдерживает колоссальное облучение — 500 кГр (килогрей). Для сравнения: смертельная доза для человека составляет
около 10 Гр. Разрыв между этими цифрами — в пятьдесят тысяч раз. Такой
огромный запас прочности нужен для одного: чтобы управлять роботами на атомных электростанциях по беспроводной связи, без проводов, которые сегодня сильно ограничивают их манёвренность.
Проблема: почему роботы на АЭС до сих пор работают на кабелях?
Казалось бы, в эпоху беспроводных технологий роботы должны свободно перемещаться по самым опасным зонам. Но на ядерных объектах (действующих станциях, объектах вывода из эксплуатации, в зонах аварий) всё иначе. Здесь до сих пор роботы работают через кабели.
Почему? Потому что обычная электроника в зонах высокого излучения быстро
выходит из строя. Провода — это вынужденное, но крайне неудобное
решение:
- Провода застревают в узких коридорах и завалах.
- Мешают манёвру — робот не может развернуться или пройти там, где кабель не протянуть.
- Не позволяют одновременно запустить много машин — провода путаются, ограничивают количество роботов в одной зоне.
Беспроводное управление (по Wi-Fi или другой радиосвязи) решило бы все эти проблемы. Но обычные чипы, которые стоят в наших телефонах и роутерах, в поле мощного гамма-излучения перестают работать за считанные минуты или часы.
Что происходит с обычным чипом под радиацией?
Гамма-излучение действует на транзисторы — основные строительные блоки любой микросхемы. Вот механизм разрушения:
- Гамма-лучи проходят через изолирующие слои внутри транзистора (обычно это диоксид кремния).
- В этих слоях накапливается электрический заряд (электроны и дырки «застревают» в дефектах изолятора).
- Накопленный заряд искажает электрическое поле внутри транзистора.
- В результате: сигнал слабеет, помехи множатся, пороговые напряжения сдвигаются.
- В конце концов схема перестаёт работать — либо выдает ошибки, либо полностью выходит из строя.
Особенно уязвимы маленькие транзисторы (а в современных чипах их миллиарды, и они крошечные). У маленьких транзисторов почти вся площадь состоит из «краёв» (границ между материалами), а именно на краях радиационные дефекты накапливаются быстрее всего.
Решение от Токио: не экранировать, а перепроектировать
Команда из Технологического института науки Токио подошла к проблеме неожиданным способом. Они не стали пытаться экранировать чип (это тяжело, дорого и не всегда эффективно). Вместо этого они перепроектировали схему так, чтобы она была устойчива к радиации по своей сути.
Принцип №1: Сократить число транзисторов до минимума.
Меньше элементов — меньше уязвимых мест. Вместо того чтобы использовать
сложную схему с тысячами транзисторов, инженеры максимально упростили
архитектуру.
Принцип №2: Заменить транзисторы пассивными элементами там, где возможно.
В одной из частей схемы они вместо транзистора поставили катушку (индуктор). Это простой пассивный компонент — кусок проволоки, намотанный в спираль. Индуктор практически не страдает от радиации,
потому что в нём нет изолирующих слоёв, где может накапливаться заряд.
За этот участок схемы можно было больше не беспокоиться.
Принцип №3: Сделать оставшиеся транзисторы крупнее и проще.
Оставшиеся транзисторы спроектировали так, чтобы они были физически больше и имели упрощённую структуру. Почему это работает?
- У крупного транзистора отношение «объём к площади краёв» выше. Краёв
(границ) относительно меньше, а значит, меньше мест для накопления
радиационных дефектов. - Упрощённая структура означает меньше слоёв и переходов — опять же, меньше уязвимых мест.
Что показали испытания?
Чип подвергли облучению на суммарную дозу 500 кГр. Для понимания: это в 50 000 раз выше смертельной дозы для человека. И вот результаты:
Чип работает на частоте 2,4 ГГц — это стандартный диапазон Wi-Fi, используемый во всём мире. По характеристикам (чувствительность, пропускная способность) он не уступает обычным коммерческим приёмникам, которые стоят в наших ноутбуках и телефонах, но при этом выдерживает радиацию, которая убила бы любой обычный чип за секунды.
Где это применимо? Две главные сферы
1. Демонтаж аварийных и отработавших атомных станций
Это самая очевидная и насущная задача. Возьмём для примера АЭС Фукусима-Дайити в Японии. Там уже несколько лет роботы достают фрагменты расплавленного ядерного топлива, пробираясь через узкие проходы и завалы. Но они вынуждены работать на кабельном поводке. Кабель постоянно за что-то цепляется, ограничивает радиус действия и не позволяет роботу самостоятельно обследовать все закоулки.
С новым Wi-Fi-чипом роботов можно освободить от «пуповины». Они получат несравнимо большую свободу передвижения. Смогут заходить в труднодоступные зоны, возвращаться, передавать видео и телеметрию по радиоканалу.
Цифра для понимания масштаба: по данным МАГАТЭ, почти половина из 423 действующих сегодня в мире энергоблоков к 2050 году будет выводиться из эксплуатации. Это огромный рынок для технологий, которые позволяют работать в условиях радиации. Спрос на радиационно-стойкие чипы для роботов и датчиков будет только расти.
2. Исторический контекст: Чернобыль и уроки прошлого
Статья приводит исторический пример. После взрыва на Чернобыльской АЭС в 1986 году советским инженерам нужно было очистить крышу реактора от обломков и радиоактивной пыли. Они использовали немецкие дистанционно управляемые машины MF-2 и MF-3.
Что произошло? Эти машины выходили из строя за считанные часы. Их электроника не выдерживала радиации. В итоге делать самую опасную работу — сбрасывать обломки с крыши — пришлось людям. Тысячи ликвидаторов получили колоссальные дозы облучения.
Если бы тогда существовали радиационно-стойкие чипы, подобные токийскому,
катастрофу удалось бы смягчить. Роботы могли бы работать неделями, а не
часами.
Неожиданный бонус: чип подходит и для космоса
Авторы статьи отмечают интересный факт: излучение за пределами земной атмосферы значительно слабее, чем в активной зоне реактора.
В космосе есть радиационные пояса, солнечные вспышки, галактические
космические лучи — это серьёзная проблема для электроники спутников и
космических аппаратов. Но дозы там измеряются единицами-десятками кГр за
весь срок службы, а не сотнями.
Чип, созданный для 500 кГр, с огромным запасом покрывает требования даже самых опасных космических миссий
(например, полётов к Юпитеру или длительного пребывания в радиационных
поясах Земли). То есть разработка может найти применение не только на
Земле, но и в дальнем космосе.
Техническое резюме: почему это работает?
Итог: прорыв, который освободит роботов от «пуповины»
Исследователи из Технологического института науки Токио создали Wi-Fi-чип, способный работать при облучении в 500 кГр — в 50 000 раз выше смертельной дозы для человека. Они достигли этого не за счёт тяжёлой и дорогой экранировки, а за счёт перепроектирования самой схемы:
- Свели количество транзисторов к минимуму.
- Заменили транзисторы на пассивные катушки там, где возможно.
- Сделали оставшиеся транзисторы крупнее и проще, чтобы у них было меньше уязвимых «краёв».
Испытания подтвердили: после колоссальной дозы облучения чип продолжает работать, его характеристики ухудшились незначительно, а энергопотребление даже снизилось.
Главное практическое следствие:
теперь роботов на атомных объектах (при демонтаже АЭС, ликвидации
аварий, выводе блоков из эксплуатации) можно будет освободить от
кабелей. Они получат настоящую свободу передвижения, смогут проникать в
труднодоступные зоны, и их можно будет запускать роями. Это спасёт жизни
людей (никому не придётся идти туда вместо сломавшегося робота) и
ускорит ликвидацию самых опасных радиоактивных объектов в мире.
Попутно выяснилось, что чип с огромным запасом подходит и для космических
миссий — там радиация в тысячи раз слабее. Так что у разработки есть
потенциал для двойного применения: и на Земле, и за её пределами.
PS: Канал в VK подписывайтесь https://vk.com/pickstore