東京科學研究所的研究人員最近開發出一款全新的 2.4 GHz Wi-Fi 接收器晶片，能夠承受高達 500 千戈瑞（kGy）的超高輻射劑量。這款晶片的目標是解決福島第一核電廠等地點的電纜問題，因為目前限制性的布線阻礙多台機器人在危險區域內高效運行。副教授白根篤志表示：「這種耐輻射能力滿足了核電廠退役的需求，而退役過程中需面對來自燃料碎片的強烈伽瑪輻射。」
在福島第一核電廠等地，退役過程緩慢且持續數十年。作業人員目前依賴通過重型 LAN 電纜連接的機器人。然而，電纜的束縛成為了物流問題，因為它們常常會被鋸齒狀的燃料碎片卡住，在狹小空間內斷裂，並限制了多台機器人同時工作的能力。有趣的是，這款新型 Wi-Fi 晶片可能終於能夠實現無線控制，使這些危險的清理工作變得更快更安全。白根表示：「引入這樣的無線系統消除了複雜布線的需求，能夠高效且無縫地操作大量機器人。」
為了讓矽晶片在核輻射環境中生存，研究團隊簡化了設計。他們意識到輻射會通過在晶體管絕緣層中捕獲電荷來摧毀晶片，這會導致漏電，讓電流不受控制地流動，從而使信號被干擾。為了增強抗輻射性能，研究人員重新設計了 Wi-Fi 接收器晶片，減少晶體管數量，從而最小化暴露於電氣漏電和電荷積聚的表面面積。
在設計上，包括用電感替換變增益和射頻放大器中的輻射敏感主動晶體管。這些被動元件在強烈的伽瑪輻射轟擊下保持穩定。這種簡化的架構保持了低噪聲放大和基帶轉換下的高性能信號處理，確保電路能夠在通常會摧毀標準電子元件的環境中生存。此外，通過增加這些元件的長度和寬度，同時減少平行段數量，最大程度地減少了輻射引起的邊緣漏電路徑。這種結構縮放可以抑制不必要的電荷捕獲和漏電流，確保晶片在強烈高劑量伽瑪輻射下仍然電子穩定。
在性能測試中，這款晶片在承受 500 kGy 輻射劑量後仍顯示出韌性，並且在增益上僅有 1.4 dB 的輕微損失，信號質量保持良好。其噪聲水平和功耗也保持穩定。最終，這款晶片的通信能力與標準商用 Wi-Fi 接收器相當，驗證了其在現實核能和太空應用中的準備就緒性。根據國際原子能機構（IAEA）的數據，目前服務中的 423 座核電反應堆中，約有一半預計在 2050 年之前開始退役。
白根在新聞稿中表示：「通過實現在超高劑量輻射環境中穩定運作的 Wi-Fi 晶片，無線遠程操作機器人和無人機的使用將會得到推廣，從而降低工人的輻射暴露風險，並提升工作精細度。」有趣的是，這款晶片能夠承受的輻射水平遠超標準太空級電子元件，使其成為未來深空探測的理想基礎。
