Peneliti dari Institute of Science Tokyo mengembangkan penerima Wi-Fi yang mampu bertahan di lingkungan radiasi ekstrem, termasuk di dalam reaktor nuklir. Chip ini dirancang untuk mendukung robot yang bekerja membersihkan area terkontaminasi, sehingga komunikasi nirkabel tidak lagi bergantung pada kabel LAN yang mudah kusut dan membatasi gerak.
Terobosan ini penting karena komponen Wi-Fi biasa berbasis silikon rentan rusak saat terkena radiasi tinggi. Pada kondisi seperti itu, perlindungan dengan pelindung timbal juga tidak bisa menjadi solusi sederhana, sebab material pelindung justru dapat menghalangi sinyal radio yang dibutuhkan untuk komunikasi.
Mengapa komunikasi nirkabel di reaktor nuklir jadi masalah besar
Dalam pekerjaan dekomisioning reaktor, robot perlu dikendalikan dari jarak aman agar pekerja tidak terpapar bahaya. Namun, pengalaman di pembersihan Fukushima Daiichi menunjukkan bahwa penggunaan kabel komunikasi bisa menyulitkan operasi, membuat robot lebih mudah tersangkut, dan menambah kompleksitas di area yang sudah berisiko tinggi.
Situasi ini mendorong kebutuhan perangkat komunikasi yang tidak hanya nirkabel, tetapi juga tahan radiasi. Tantangannya tidak kecil, karena antena pun tetap bisa terdampak radiasi jika ditempatkan terlalu dekat dengan sumber paparan.
Cara tim peneliti membuat chip lebih tahan radiasi
Untuk menghadapi lingkungan ekstrem di inti reaktor, tim menurunkan jumlah transistor di dalam chip. Langkah ini diambil karena lapisan oksida pada semikonduktor sangat rentan terhadap kerusakan akibat sinar gamma.
Mereka juga mengganti sejumlah komponen dengan elemen yang tidak memiliki lapisan oksida, seperti induktor. Pada bagian transistor yang memang tidak bisa dihindari, tim memperbesar panjang dan lebar gerbang transistor agar lebih tahan terhadap degradasi akibat radiasi.
Pendekatan lainnya adalah memakai transistor NMOS, yang dinilai lebih tidak rentan terhadap kerusakan radiasi dibandingkan beberapa tipe lain. Kombinasi desain dan pemilihan material ini menjadi inti dari ketahanan chip tersebut.
Angka ketahanan yang diuji peneliti
Berikut beberapa data penting dari pengujian chip ini:
- Robot di lingkungan reaktor nuklir diperkirakan menerima dosis radiasi sekitar 500.000 gray selama enam bulan.
- Elektronika di wahana antariksa umumnya hanya perlu bertahan pada 100 hingga 300 gray selama tiga tahun.
- Dalam uji laboratorium, chip yang diperkeras ini hanya mengalami penurunan gain sebesar 1,5 dB setelah dipaparkan total 800 kGy.
Perbandingan tersebut menunjukkan betapa beratnya syarat yang harus dipenuhi perangkat untuk bekerja di dalam reaktor. Meski begitu, hasil uji awal memperlihatkan bahwa chip masih bisa menjaga performa pada paparan radiasi yang sangat tinggi.
Implikasi untuk robot dan industri nuklir
Jika teknologi ini dikembangkan lebih lanjut, robot dapat bergerak lebih bebas di area berbahaya tanpa bergantung pada kabel fisik. Kondisi itu berpotensi mempercepat pembersihan, mempermudah inspeksi, dan mengurangi risiko operasional di fasilitas nuklir yang sudah tidak aktif maupun yang masih beroperasi.
Di sisi lain, tim peneliti juga tengah mengembangkan pemancar Wi-Fi yang tahan radiasi. Bagian ini lebih sulit dibuat karena pemancar membutuhkan arus listrik besar untuk mengirim sinyal, sementara komponen berdaya tinggi biasanya lebih menantang untuk dilindungi dari kerusakan radiasi.
Mengapa langkah ini penting bagi masa depan robotik industri
Teknologi komunikasi tahan radiasi bisa menjadi dasar bagi robot generasi berikutnya di lingkungan ekstrem, tidak hanya di sektor nuklir, tetapi juga pada situasi darurat dengan paparan tinggi. Dengan desain yang lebih tahan lama, sistem seperti ini dapat membantu menjaga koneksi data tetap stabil saat manusia tidak dapat masuk langsung ke lokasi kerja.
Bila pengembangan pemancar berhasil, sistem Wi-Fi tahan radiasi dapat menjadi solusi komunikasi yang lebih praktis untuk robot penyelamat, perangkat inspeksi, dan mesin otomatis di area berbahaya. Artikel ini menegaskan bahwa inovasi pada level chip masih memegang peran besar dalam membuka ruang bagi operasi robotik yang lebih aman dan lebih andal di lingkungan dengan paparan radiasi tinggi.
