Japonya Bilim Enstitüsü Tokyo’dan (Bilim Tokyo) araştırmacılar, kablosuz 2,4 GHz kablosuz doğruluğu geliştirdiklerini duyurdular (Wifi) dozlara dayanabilen alıcı çipi gama ışını radyasyonu 500 kilogray’e (kGy) kadar, bu da bir insanın kalbi içindeki maruziyete benzer nükleer reaktör.
Yeni yöntemin arkasındaki Japon araştırma ekibi radyasyona dayanıklı kablosuz denetleyici çip cihazlarının bunu etkinleştireceğini söyledi robotların uzaktan kontrolü Bir nükleer reaktörün hizmet dışı bırakılması da dahil olmak üzere, insan teknisyenler için çok tehlikeli olan ultra yüksek radyasyonlu ortamlarda çalışmak.
Nükleer Reaktörün Hizmetten Çıkarılması En Az 20 Yıl Sürer
Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı’nın tahminlerine göre, halihazırda faaliyette olan 423 nükleer güç reaktörünün yaklaşık yarısının 2050 yılına kadar hizmet dışı bırakılması bekleniyor. Bu yaşam sonu süreci 20 yıla kadar sürebiliyor ve son derece tehlikeli.
Örneğin reaktörün çıkarılması ve uygun şekilde depolanması nükleer malzeme, giydikleri korumadan bağımsız olarak insan teknisyenler için ölümcül olacaktı. Sonuç olarak, siteyi tamamen güvenli ve yeniden kullanılabilir hale getirmeyi amaçlayan hizmetten çıkarma süreci, uzaktan çalıştırılan sistemlerin kullanımını içeriyor. robotlar yüksek düzeyde radyasyona ve uzun süreli maruz kalmaya dayanabilir.
Japonya’nın temizliğine radyasyona dayanıklı robotlar katıldı Fukushima Daiichi Nükleer Santrali başarısızlığından sonra. Araştırma ekibine göre bu robotlar, özellikle erişilemeyen alanlardaki operasyonlar için değerliydi. Bu başarılar arasında, aksi takdirde tehlikeli çalışma koşullarında kaybedilecek insan hayatlarının kurtarılması da yer alıyor.
Yine de, bu robotların genel olarak etkili olduğu kanıtlanmış olsa da, Wi-Fi ve Bluetooth gibi geleneksel kablosuz teknolojiler reaktörün yüksek radyoaktif ortamına dayanabildiğinden, şu anda kablolu bağlantılarla kontrol ediliyorlar. İnsan kontrolörlere fiziksel olarak bağlanma ihtiyacı, tek bir konumda çalışabilen robotların sayısını sınırladı ve kablo yönetimi ve yakın mesafe navigasyonu gibi ek operasyonel zorluklar yarattı.
Çip Birden Fazla Robotun Birlikte Çalışmasına Olanak Sağlıyor
Bir göre ifadeElektronik çipler, nükleer reaktörün içinde oldukları için yoğun gama radyasyonuna maruz kaldıklarında, elektrik yükleri transistörlerin içindeki yalıtım katmanlarında sıkışıp kalıyor. Bu aşırı EM enerjisi ‘elektrik kaçağı’ adı verilen bir olaya neden olabilir, sinyalleri zayıflatabilir ve elektromanyetik gürültüyü artırarak kablosuz işlemlerin azalmasına neden olabilir.
Radyasyona dayanabilecek bir kablosuz alıcı yapmak için araştırmacılar toplam transistör sayısını azaltmaları gerektiğine karar verdiler. Bu, radyasyon yükünün birikebileceği ve hasara neden olabileceği alanı azalttı. Yeni çip aynı zamanda zayıf gelen sinyalleri güçlendiren yerleşik bir düşük gürültülü amplifikatörü ve sinyal gücünü ayarlayan değişken kazançlı bir amplifikatörü de içeriyor.
Radyasyon direncini daha da artırmak için çip, bir sinyal karıştırıcı ve bir transimpedans amplifikatörü kullanarak sinyali doğrudan taban bandına dönüştürmeye hazırlayan yerleşik bir radyo frekansı (RF) amplifikatörü içerir. Ekip, bu sürecin dijital işleme için dört farklı temel bant çıkış kanalıyla sonuçlandığını söyledi.
Diğer iyileştirmeler arasında, değişken kazanç amplifikatörünün, radyasyona daha az duyarlı, transistör bazlı olmayan bir indüktörle değiştirilmesi ve RF amplifikatörünün radyasyona duyarlı P tipi metal oksit yarı iletken transistörünün daha az hassas bir indüktörle değiştirilmesi yer aldı.
Son olarak Science Tokyo ekibi çipte kalan transistörlerin boyutunu artırdı. Sızıntı sıklıkla transistör kenarlarında meydana geldiğinden, bu ekip birçok transistörün “kenarla ilgili sorunlardan daha az etkilenen” daha az sayıda, daha büyük transistörlerle değiştirilmesinin genel radyasyon direncini de iyileştirdiğini söyledi.
Çalışma eş lideri, Yenilikçi Araştırma Enstitüsü, Gelecek Disiplinlerarası Bilim ve Teknoloji Araştırma Laboratuvarı, Bilim Tokyo’dan Doçent Atsushi Shirane, bu değişikliklerin, artık yakıt kalıntılarından kaynaklanan aşırı gama ışını radyasyonuna tolerans da dahil olmak üzere nükleer hizmetten çıkarma gereksinimlerini ele aldığını söyledi.
Profesör, “Böyle bir kablosuz sistemin kullanıma sunulması, karmaşık kablolama ihtiyacını ortadan kaldırıyor ve çok sayıda robotun verimli ve kesintisiz çalışmasına olanak tanıyor” diye açıkladı.
Uzay Dahil Diğer Aşırı Radyasyon Ortamlarında Kararlı İletişim
Prototip çipleri tamamlandıktan sonra yapılan testler, tasarım iyileştirmelerinin yük yakalamayı sınırladığını, istenmeyen kaçak akımları bastırdığını ve transistörün yüksek radyasyona maruz kalma altında istikrarlı performansı korumasına yardımcı olduğunu doğruladı. Bu, 500 kGy’ye kümülatif maruz kalmanın ardından sinyal kazancında 1,4 desibellik yetersiz bir düşüşü ve ardından 1,26 desibellik daha küçük bir artışı içeriyordu.
“Genel olarak iletişim performansı standart ticari Wi-Fi alıcılarıyla karşılaştırılabilir düzeyde kaldı” diye açıkladılar.
Beklenmedik bir fayda olarak, yeni radyasyona dayanıklı çipin güç tüketimi yaklaşık 2 miliwatt kadar hafif bir düşüş gösterdi. Shirane’e göre bu faydalar, çipi doğrudan nükleer reaktörlerin içinde çalışan robotlar için mükemmel bir araç haline getiriyor. Ancak araştırmacı, cihazlarının, uzay da dahil olmak üzere benzer zorlu radyasyon ortamlarında çalışan kablosuz sistemlere çözüm sunabileceğini ve aynı zamanda çalışanlara ve astronotlara yönelik tehlikeyi azaltabileceğini de kaydetti.
Shirane, “Ultra yüksek dozda radyasyon ortamlarında bile istikrarlı bir şekilde çalışan Wi-Fi çiplerinin hayata geçirilmesiyle, robotlar ve drone’lar kullanılarak kablosuz uzaktan operasyon teşvik edilecek, böylece çalışanların radyasyona maruz kalma riski azaltılacak ve işin karmaşıklığında ilerlemeler sağlanacak” dedi.
“Yenilikçi Nükleer Santralin Hizmetten Çıkarılması için 500kGy Radyasyonla Sertleştirilmiş 2,4 GHz Wi-Fi Alıcısı” çalışması, 2013’te sunuldu. 2026 IEEE Uluslararası Katı Hal Devreleri Konferansı (ISSCC).
Christopher Plain, Bilim Kurgu ve Fantazi roman yazarı ve The Debrief’te Baş Bilim Yazarıdır. Onu takip edin ve onunla bağlantı kurun X, onun kitapları hakkında bilgi edinin plainfiction.comveya doğrudan şu adrese e-posta gönderin: [email protected].
