Nükleer Reaktörde Çalışan Wi-Fi Geliştirildi

Nükleer reaktörlerin içinde çalışabilecek kadar dayanıklı bir Wi-Fi alıcısı geliştiren araştırmacılar, bu alıcının nükleer reaktörlerin sökümü için kullanılan robotların kablosuz iletişim sistemlerinin bir parçası olabileceğini umuyor. Tokyo Bilim Enstitüsü'nde yüksek lisans öğrencisi olan Yasuto Narukiyo, Şubat ayında San Francisco'da düzenlenen IEEE Uluslararası Katı Hal Devreleri Konferansı'nda (ISSCC) bu kablosuz alıcıyı sundu. Alıcı, toplam 500 kilogray radyasyon dozuna dayanabildi, bu da uzayda kullanılan elektroniklerin genellikle tolere edebileceği dozların çok üzerinde bir değer.

2011 yılında Fukushima Daiichi nükleer santralinde yaşanan nükleer kazanın ardından, mühendisler, alanı karakterize etmek ve temizlemek için robotları kullanmaya başladı. Ancak bu robotların çoğu, kolayca karışabilen yerel ağ (LAN) kablelerine ihtiyaç duyuyor. Narukiyo ve ekibi, bu zorlu ortamda robotları kontrol etmek için kablosuz bir sistem geliştirmeyi amaçlıyor. Nükleer santraller sonsuza kadar dayanmaz ve güvenli bir şekilde sökülerek temizlenmeleri gerekir, bu da sitelerin yeniden kullanılabilmesi için gerekli bir süreçtir. Bu süreç uzun sürer ve insanları radyasyona maruz bırakma riski taşır, bu nedenle mühendisler robotların yardımına ihtiyaç duyuyor. Bu tür robotlara olan ihtiyaç her geçen gün artıyor. 2024 yılında yapılan bir çalışmaya göre, kapatılan 204 reaktörden sadece 11 tanesi 100 megavatın üzerinde bir kapasiteye sahip ve tam olarak sökülmüştür, ayrıca 20 yıl içinde 200 daha reaktör hizmet ömrünü dolduracak.

Uzay keşifleri için kullanılan elektroniklerin genellikle üç yıl içinde 100 ila 300 gray radyasyon dozuna dayanabilmeleri gerekirken, bir nükleer reaktörde çalışan bir robotun altı ay içinde 500 kGy'den fazla radyasyon dozuna dayanabilmeleri gerekir, bu da en az 1.000 kat daha yüksek bir doz anlamına geliyor. KUKA tarafından üretilen bir robotik kol, yalnızca 164,55 Gy hasar almadan önce arızalanabildi. Karşılaştırma olarak, beyin için bir CT taraması sırasında göz merceği sadece 60 miligrey radyasyon emer. Radyasyona karşı dayanıklılık sağlamak için, Narukiyo ve ekibi, 2,4 gigahertz Wi-Fi alıcının bileşen karışımını değiştirdi, transistör sayısını en aza indirdi ve kalan transistörlerin geometrisini değiştirdi. Transistörler, silikon MOSFET'ler (metal-oksit yarı iletken alan etkili transistörler) içerir ve bunlar özellikle radyasyon hasarına karşı hassastır.

Araştırmacılar, Wi-Fi alıcısını test etmek için onu bir radyasyon kaynağının üzerine yerleştirdiler. Yasuto Narukiyo, Sena Kato ve diğerleri, alıcının performansını radyasyona maruz kalmadan önce ve sonra ölçtüler. 300 kGy ve 500 kGy toplam radyasyon dozuna maruz kaldıktan sonra, alıcının kazancı yaklaşık 1,5 desibel azaldı. Narukiyo, alıcının yeterince dayanıklı olduğunu ve şimdi performansını iyileştirmeyi umduğunu söylüyor. Ayrıca, iki yönlü iletişim için bir verici geliştirmeye çalışıyor, bu daha zorlu bir görev çünkü Wi-Fi sinyalini üretmek için yüksek seviyelerde akım üretmesi gerekiyor. Daha önce denediği bir vericinin 300 kGy dozda kırıldığını söylüyor. Ekibi, vericiyi güçlendirmek için elmas gibi diğer yarı iletkenleri kullanmayı araştırıyor.