日本研发耐核辐射Wi-Fi芯片,为核反映堆退役机械人通讯供给新计划

在IEEE国际固态电路会议上，东京科学研究所展示了一项突破性成果——一款专为核反应堆强辐射环境设计的Wi-Fi芯片。该芯片可承受高达50万戈瑞的辐射剂量，是航天电子设备耐辐射能力的千倍以上，为核反应堆退役机器人提供了可靠的无线通信解决方案。

核反应堆内部环境对电子设备的要求近乎苛刻。传统硅基半导体在强辐射下极易失效，导致机器人只能依赖物理线缆控制。然而，线缆不仅容易缠绕，还限制了机器人的活动范围，大幅降低了清理效率与操作安全性。东京科学研究所的研发团队正是针对这一痛点，开启了抗辐射Wi-Fi芯片的研发工作。

研发过程中，团队面临诸多技术难题。简单的物理屏蔽方案被率先排除，因为铅等材料虽能阻挡辐射，却会阻断无线信号传输。外接天线方案同样不可行，因为天线本身也会受到辐射干扰。最终，团队决定从芯片架构入手，打造一款能直接承受核反应堆核心辐射的Wi-Fi接收器。

在晶体管层面，团队进行了抗辐射加固设计。他们通过增加硅MOSFET晶体管的栅极长度和宽度，减少辐射敏感的PMOS晶体管使用，并用无氧化层的电感器替代部分元件。这些改进有效缓解了伽马射线在氧化层中捕获电荷导致的性能退化问题，使芯片在强辐射环境下仍能保持稳定工作。

测试数据显示，这款接收器在辐射前的性能与普通Wi-Fi接收器相当。经过500千戈瑞总辐射剂量后，设备增益仅下降约1.5分贝，远低于行业预期。这一成果为核反应堆清理工作提供了重要技术支撑，尤其针对福岛第一核电站事故后的高污染区域清理任务，具有重大现实意义。

目前，研发团队正致力于实现双向通信功能，重点开发耐辐射发射器。早期试验版本在300千戈瑞辐射下出现损坏，团队正探索使用金刚石等新型半导体材料，以进一步提升发射器的耐辐射性能。这一研究方向有望为核工业领域带来更多创新突破。