Radiation 101 Durcissement Comment protéger l'électronique de réacteurs nucléaires - IEEE Spectrum
Note de l'éditeur: Cela fait partie du tremblement de terre de couverture continue IEEE Spectrum ofJapan et d'urgence nucléaire.
Juste derrière le blindage, la plupart des produits électroniques dans un réacteur nucléaire de travail ne sont plus exposés à des radiations que les humains qui les exploitent. Des problèmes tels que la perte de liquide de refroidissement dans les réacteurs endommagés de Fukushima au Japon peuvent changer, stimuler le rayonnement à des niveaux qui peuvent menacer les systèmes de contrôle et des robots qui pourraient être envoyés en réparation.
Comment protégez-vous ou « durcissent » électronique pour prévenir les dommages de rayonnement? Et sont l'électronique à la centrale nucléaire de Fukushima Dai-1 assez dur? IEEE Spectrum rédacteur en chef adjoint Rachel Courtland a demandé Dan Fleetwood. un expert dans les dispositifs résistant à la radiation de l'Université Vanderbilt à Nashville, Tennessee, pour nous emmener à travers les bases.
Comment les rayonnements pose un problème pour l'électronique?
La radiothérapie peut ioniser les atomes et perturber la structure cristalline d'un semi-conducteur. Pour l'électronique qui sont très proches d'un réacteur, les neutrons créent des dommages physiques au cristal semi-conducteur. Mais la plupart des puces échouent d'abord à cause de la fuite qui est associée à la charge des isolants. En quelque chose comme un dispositif semi-conducteur métal-oxyde, par exemple, les rayons gamma et les rayons X vont frapper les électrons hors des atomes dans un isolateur pour créer des paires électron-trou. Les charges positives piégées décalera les caractéristiques de fonctionnement. Les appareils sont conçus pour activer et désactiver à un point bien défini de fonctionnement, et si que les changements de tension de fonctionnement, cela peut créer des difficultés.
Comment protégez-vous ou « durcissent » électronique contre le rayonnement dans un réacteur nucléaire?
Elle implique tous les aspects de la conception, les processus et les tests. Lors d'une centrale électrique il y a la conception généralement des critères pour garder les plus élémentaires de l'électronique de fonctionnement et de contrôle relativement simple et relativement robuste de sorte que vous pouvez avoir un événement comme une perte de liquide de refroidissement et de maintenir le contrôle de l'usine.
Comment bien peut obtenir un durcissement de rayonnement?
La limite annuelle corps, pour les travailleurs de rayonnement est généralement réglée dans la plage de 20-50 millisieverts ou 2-5 rads. La plupart des produits électroniques commerciaux peuvent survivre à des niveaux de rayonnement dans le silicium d'au moins 500 à 1000 rads. Certains appareils commerciaux peuvent survivre plus que les niveaux mais vous n'êtes plus qu'à jamais quand il va perdre la fonctionnalité à moins que des tests détaillés a été fait à l'avance. La plupart des appareils électroniques résistant aux radiations peuvent survivre les niveaux de rayonnement qui sont des centaines de milliers de fois plus que ce qu'un homme peut survivre, plus d'un million de rads.
Plus la dose la moins probable que vous pourrez trouver un circuit intégré commercial à gérer. électronique résistant aux radiations sont généralement de deux à quatre générations derrière l'électronique commerciale en termes de performance. Il faut du temps supplémentaire pour faire l'ingénierie supplémentaire.
Peut l'électronique d'un réacteur survivre à une crise?
Certes, dans les années 1960 [lorsque les premiers réacteurs de Fukushima ont été construits], les gens étaient très conscients des risques dus aux rayonnements et il y avait des choix de produits électroniques qui pourraient être apportées qui augmenteraient la résistance aux rayonnements par beaucoup.
peuvent être des circuits de commande très basiques pour résister à des niveaux extrêmement élevés de rayonnement, mais ils sont très simples en termes de fonction. Ils ne sont pas le genre d'appareils électroniques que vous pouvez utiliser pour exécuter la plante entière. Ils simplement être utilisés pour maintenir la capacité de pouvoir à un moment donné pour transformer les systèmes de refroidissement ou exécuter des fonctions de commutation et de commande critiques.
Est-il possible que l'électronique dans les réacteurs endommagés de Fukushima pourraient être utilisés pour démarrer le système de refroidissement de secours?
C'est une question de la gravité des dommages est. Je suppose l'électronique ne sont probablement pas le maillon faible là. Les systèmes mécaniques pourraient être le maillon faible, juste à cause des dommages physiques qui semble avoir eu lieu à la suite des explosions qui ont été signalés. Il est également possible qu'il pourrait y avoir des défaillances de l'électronique qui pourrait récupérer avec le temps. Pas tous les effets de l'exposition aux rayonnements sont permanents.