福島第一核電站事故十四年后，Zui危險(xiǎn)的清理工作仍依賴連接著厚重局域網(wǎng)線纜的機(jī)器人。這些線纜在尖銳的燃料碎片上容易卡住，在狹窄空間內(nèi)極易斷裂，嚴(yán)重限制了受損反應(yīng)堆建筑內(nèi)同時(shí)運(yùn)行的機(jī)器數(shù)量。這被公認(rèn)為工程史上速度Zui慢、物理限制Zui嚴(yán)重的清理行動(dòng)之一。

東京科學(xué)研究所的研究人員現(xiàn)已開發(fā)出一種專為消除這一瓶頸而設(shè)計(jì)的Wi-Fi接收芯片。這款工作在2.4 GHz頻段的芯片能夠承受高達(dá)500千戈瑞（kGy）的輻射劑量，遠(yuǎn)超普通商用電子設(shè)備的承受極限，甚至高于福島第一核電站Zui污染區(qū)域的輻射水平。

核心工程挑戰(zhàn)看似簡單卻極難攻克：輻射會(huì)通過在晶體管絕緣層中捕獲電荷，導(dǎo)致不受控的漏電流淹沒有用信號，從而摧毀硅基芯片。芯片上的晶體管越多，暴露在這種退化下的表面積就越大。

研究團(tuán)隊(duì)的解決方案是徹底簡化芯片架構(gòu)。他們用對輻射不敏感的電感器取代了可變增益和射頻放大器中敏感的有源晶體管，這些無源元件在強(qiáng)烈的伽馬射線轟擊下保持穩(wěn)定。同時(shí)，他們增大了剩余晶體管的物理尺寸，并減少了并聯(lián)段數(shù)，從而抑制了輻射通常產(chǎn)生的“邊緣相關(guān)”漏電路徑。

結(jié)果是，這款芯片在保持高性能信號處理（包括低噪聲放大和基帶轉(zhuǎn)換）的同時(shí)，能夠存活于讓標(biāo)準(zhǔn)電子設(shè)備失效的極端條件。在暴露于500 kGy輻射后的性能測試中，芯片的增益僅損失1.4分貝，噪聲水平和功耗保持穩(wěn)定，其通信性能與標(biāo)準(zhǔn)商用Wi-Fi接收器持平。

白根敦志副教授表示：“通過實(shí)現(xiàn)即使在超高劑量輻射環(huán)境下也能穩(wěn)定運(yùn)行的Wi-Fi芯片，將促進(jìn)機(jī)器人和無人機(jī)的無線遠(yuǎn)程操作，從而降低工作人員受輻射的風(fēng)險(xiǎn)，并推動(dòng)作業(yè)技術(shù)的精細(xì)化。”無線連接將允許多臺機(jī)器人在危險(xiǎn)區(qū)域同時(shí)作業(yè)，徹底解決當(dāng)前拖慢所有操作的線纜管理難題，也為在反應(yīng)堆建筑內(nèi)部部署無人機(jī)打開了大門，這在有線系統(tǒng)下幾乎是不可想象的。

該芯片的應(yīng)用不于核設(shè)施退役。根據(jù)國際原子能機(jī)構(gòu)的預(yù)測，全球目前運(yùn)行的423座核反應(yīng)堆中，約有半數(shù)將在2050年前開始退役。每個(gè)項(xiàng)目都將面臨類似的高輻射環(huán)境下遠(yuǎn)程機(jī)器人作業(yè)挑戰(zhàn)。此外，該芯片的耐輻射能力甚至超過了航天級電子產(chǎn)品的要求，使其成為深空探測任務(wù)的候選方案，因?yàn)樵谶@些任務(wù)中，輻射是對機(jī)載系統(tǒng)的持續(xù)威脅。