นักวิจัยญี่ปุ่นพัฒนาตัวรับสัญญาณ Wi-Fi ที่ “ทนได้แม้กระทั่งภายในเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์”

ไม่ว่าจะบนโลกหรือในอวกาศ มักจะเจอปัญหาเดียวกันคืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ ไม่สามารถทนกับรังสีที่รุนแรงได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับรังสีนิวเคลียร์ ล่าสุดมีรายงานถึง ‘ตัวรับสัญญาณ Wi-Fi’ ที่ถูกออกแบบมาให้ทนต่อรังสีได้มากกว่าอุปกรณ์ทั่วไปถึง 1,000 เท่า ซึ่งเป็นความก้าวหน้าที่จะช่วยให้ทีมหุ่นยนต์สามารถรื้อถอนโรงงานไฟฟ้านิวเคลียร์เก่าได้อย่างปลอดภัยมากยิ่งขึ้น

ตัวรับสัญญาณ Wi-Fi ชิ้นนี้ ถูกนำเสนอในงาน IEEE International Solid-State Circuits Conference ณ ซานฟรานซิสโก รัฐแคลิฟอร์เนีย สหรัฐอเมริกา ช่วงต้นปี 2026 ที่ผ่านมา ซึ่งได้รับการพัฒนาโดยทีมนักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีแห่งโตเกียว ประเทศญี่ปุ่น กับสเปกที่สามารถทนต่อรังสีได้ถึง 500 กิโลเกรย์ (kGy) เรียกว่าสูงกว่าอุปกรณ์ที่ใช้ในอวกาศเสียอีก

นักศึกษาปริญญาโทผู้เป็นหัวหน้าโครงการวิจัย ยาซูโตะ นารุคิโยะ (Yasuto Narukiyo) กล่าวว่า หุ่นยนต์ที่ทำงานอยู่ภายในเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์จำเป็นต้องทนต่อรังสีได้มากกว่า 500 กิโลเกรย์ ในระยะเวลาใช้งาน 6 เดือน ในขณะที่อุปกรณ์ที่ใช้ในอวกาศทั่วไปแล้วสามารถทนได้แค่ 100 – 300 กิโลเกรย์ ในระยะเวลา 3 ปี ซึ่งความทนทานแตกต่างกันอย่างมาก

สำหรับตัวรับสัญญาณ Wi-Fi ที่ทนต่อรังสีชิ้นนี้ ทีมนักวิจัยตั้งเป้าที่จะสร้างระบบควบคุมแบบไร้สายสำหรับหุ่นยนต์ที่ใช้ในการรื้อถอนโรงงานไฟฟ้านิวเคลียร์ ยกตัวอย่างโรงงานฟุกุชิมะ ไดอิจิ ซึ่งในปัจจุบันยังต้องใช้สายเคเบิลแบบดั่งเดิมอยู่ ทำให้อาจพบปัญหาสายพันกันยุ่งเหยิงรวมไปถึงทำให้ระยะการทำงานที่มีจำกัด

ความท้าทายของอุปกรณ์ในลักษณะนี้คือ ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ทั่ว ๆ ไปมักเสื่อมสภาพอย่างรวดเร็วเมื่อต้องจบกับรังสีแกมมา ทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการทำงานขึ้นได้ เพื่อแก้ปัญหาเหล่านี้ ทีมนักวิจียถึงออกแบบตัวรับสัญญาณ Wi-Fi 2.4Ghz ใหม่ เสียโดยลดการทรานซิสเตอร์ลง ปรับเปลี่ยนรูปทรงเรขาคณิตของทรานซิสเตอร์ และแทนที่ทรานซิสเตอร์ PMOS ที่เปราะบางด้วย ‘ทรานซิสเตอร์ NMOS’ ที่ทนทานกว่า และมีตัวเหนี่ยวนำ

จากการทดสอบพบว่า หลังฉายรังสีที่ระดับ 500 กิโลเกรย์ ประสิทธิภาพของตัวรับสัญญาณชิ้นนี้กลับลดลงเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ที่ประมาณ 1.5 เดซิเบล แต่ก็ยังคงสามารถใช้งานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ

ซึ่งจะมีประโยชน์อย่างมากต่อหุ่นยนต์ที่ทำหน้าที่ตรวจสอบ, ทำความสะอาด และรื้อถอนภายในโรงงานไฟฟ้านิวเคลียร์ ที่ซึ่งเป็นสถานที่อันตรายเกินกว่ามนุษย์จะทำงานภายใต้สภาพแวดล้อมลักษณะนี้ได้

ปัจจุบัน ทั่วโลกมีความพยายามที่จะรื้อถอนโรงงานไฟฟ้านิวเคลียร์ที่สูงมากขึ้น โดยในจำนวนโรงงานทั้งหมด 204 ที่ปิดตัวลงไปแล้ว มีเพียงโรงงานใหญ่ 11 แห่ง เท่านั้น ที่ถูกรื้อถอนแล้วอย่างสมบูรณ์ ส่วนที่เหลือคาดว่าจะรื้อถอนแล้วเสร็จภายใน 20 ปีข้างหน้า อิงจากงานวิจัยปี 2024

เป้าหมายต่อไปคือสร้างตัวรับสัญญาณที่สามารถสื่อสารได้แบบ 2 ทาง หรือ ‘two-way communication’ เพราะหากตัวรับทนรังสีได้ แต่ตัวส่งยังไม่สามารถทนในระดับเดียวกัน ก็ยากที่จะนำมาใช้ ซึ่งเป็นโจทย์ที่ยากยิ่งกว่าเพราะต้องใช้ทั้งกระแสไฟสูง และเสี่ยงต่อความเสียหายจากรังสีได้มากกว่า โดยตัวต้นแบบก่อนหน้านี้พังที่ระดับ 300 กิโลเกรย์

ทีมวิจัยยังคงมุ่งมั่นที่พัฒนาเทคโนโลยีนี้ต่อไป โดยกำลังทดลองใช้วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ชนิดใหม่ เช่น เพชร เพื่อเพิ่มความทนทานของภาคตัวส่งให้เทียบเท่ากับภาคตัวรับอีกด้วย

ที่มา: Techspot

บดินทร์ ตันวิเชียร

'ช่างภาพ' ที่เขียนคอนเทนต์ได้ หาเงินซื้อเปียกให้แมว 3 ตัว ที่บ้าน