Apesar de todos os seus benefícios, a energia nuclear apresenta numerosos desafios aos investigadores, engenheiros e operadores – incluindo a radiação residual que pode persistir muito depois de um acidente, especialmente na sequência de fugas não intencionais. Esta radiação pode danificar ou inutilizar a electrónica convencional, complicando os esforços contínuos de monitorização e recuperação, como os que estão actualmente a acontecer na fábrica danificada de Fukushima, no Japão.
Uma solução potencial poderia vir na forma de um chip receptor sem fio capaz de suportar 500 quilograys (uma unidade de medida para doses de radiação absorvidas) de radiação. Isso é 1.000 vezes maior do que o limite em que os semicondutores normalmente começam a funcionar mal sob exposição à radiação, de acordo com um estudo. declaração do Institute of Science Tokyo, no Japão (tradução minha). O objetivo final é desenvolver um módulo de chip único capaz de transmitir e receber sinais para manutenção e investigação do interior de usinas nucleares, disse a equipe. Se isso acontecer, a rede wi-fi da usina danificada de Fukushima ficará totalmente sem fio.
Os resultados foram apresentados pela primeira vez no mês passado Conferência Internacional de Circuitos de Estado Sólido IEEE em São Francisco.
Uma calamidade contínua
Aliás, 2026 marca o 15º aniversário da Acidente nuclear de Fukushima Daiichidurante o qual um poderoso terremoto desencadeou um vazamento de radiação devastador. As autoridades no Japão ainda estão “presas a um esforço oneroso e de longo prazo para desmantelar totalmente a central”, explicou o comunicado, citando a deterioração da infra-estrutura devido a explosões de hidrogénio e limitações estritas sobre quanto tempo os investigadores podem permanecer no local.
“Isso não apenas complica o acesso ao local, mas também obstrui o planejamento e a implantação de equipamentos”, disse a equipe no comunicado. “Como resultado, a maior parte do trabalho de descomissionamento não dependeu de humanos, mas de robôs e drones. Assim, esses dispositivos sem fio estão se tornando um elemento imperativo no descomissionamento de plantas.”
Ao mesmo tempo, a maioria dos dispositivos remotos dentro ou nas proximidades de usinas nucleares dependem de cabos Ethernet. Embora isso ofereça estabilidade de conexão, manter esses cabos – que muitas vezes exigem cabeamento complexo – fisicamente intactos e fora do caminho dos trabalhadores humanos teve impacto na segurança e na eficiência dos projetos de descomissionamento, acrescentaram os pesquisadores.
Encontrando uma solução sem cabos
O objetivo dos pesquisadores, portanto, era realizar uma conexão sem fio estável dentro de ambientes de alta radiação. Para o experimento, a equipe testou um protótipo do chip, feito de materiais de silício conhecidos por resistir à radiação. Seu design minimizou o número de transistores, pois os transistores aumentam potencialmente o risco de acúmulo de impurezas dentro do dispositivo. Em vez disso, eles selecionaram dimensões maiores para cada transistor para aumentar a resistência à radiação do chip.
De acordo com um Versão em inglês No comunicado de imprensa, o chip também “inclui um amplificador de baixo ruído para aumentar os sinais de entrada fracos, seguido por um amplificador de ganho variável para ajustar a intensidade do sinal”. Toda essa atenção minuciosa, mas crítica, aos detalhes resultou em um chip que apresentou pouca diminuição no desempenho após a exposição a impressionantes 500 quilograys, como a equipe confirmou em testes empíricos.
Ficando totalmente remoto
O desempenho do chip está no mesmo nível dos chips receptores existentes, acrescentaram os pesquisadores no comunicado japonês, para que os engenheiros possam facilmente implantá-lo em robôs e drones usados em projetos de descomissionamento. Alternativamente, a alta resistência à radiação do chip também poderia torná-lo útil para pesquisas espaciais ou de fusão.
Eventualmente, eles esperam completar um dispositivo de comunicação completo que possa enviar e receber sinais de dentro de usinas nucleares. Fabricar um transmissor é mais complicado do que um receptor, admitiram, pois os transmissores são mais propensos à degradação induzida pela radiação.
“Vamos aproveitar esta descoberta para criar novos circuitos ou melhorar a resistência à radiação, usando materiais como semicondutores de diamante”, disse a equipe. “A partir disso, avançaremos na segurança e na eficiência das operações remotas em projetos de descomissionamento e em ambientes mais extremos.”
