Fukushima : vers des robots de nettoyage nucléaire pilotés sans fil en zone radioactive
3 minutes
À Fukushima, les robots de nettoyage nucléaire sont encore freinés par leurs câbles. Une nouvelle puce Wi-Fi résistante aux radiations pourrait changer la donne, en ouvrant la voie à des opérations sans fil pilotées à distance.
Le démantèlement de sites nucléaires comme la centrale de Fukushima Daiichi est un processus long et complexe. Il faut généralement plusieurs décennies de nettoyage nucléaire pour traiter les débris radioactifs, démonter les infrastructures contaminées et réduire les niveaux de radiation à des seuils acceptables, permettant une gestion durable du site.
Ce nettoyage est généralement effectué par des robots reliés aux opérateurs par d’épais câbles LAN. Cela pose cependant un problème logistique car les câbles s’accrochent souvent aux débris et se cassent dans des espaces confinés. Ils limitent aussi le nombre de robots pouvant travailler en même temps.
Une puce Wi-Fi conçue pour résister aux radiations extrêmes
Des chercheurs de l’Institut des sciences de Tokyo ont donc eu l’idée de résoudre ce problème de câblage en développant une nouvelle puce Wi-Fi 2,4 GHz capable de résister à des doses de radiation extrêmement élevées, allant jusqu’à 500 kilograys (kGy).
L’objectif de cette nouvelle puce Wi-Fi est de permettre un contrôle sans fil des robots afin d’accélérer et de sécuriser les opérations de nettoyage nucléaire. « L’introduction d’un tel système sans fil élimine le besoin de câblage complexe et permet un fonctionnement efficace et continu d’un grand nombre de robots », affirme Atsushi Shirane, auteur de l’étude.
Mais alors, comment rendre une puce électronique résistante à un environnement aussi extrême ? Les chercheurs ont choisi de simplifier son architecture. En effet, les radiations endommagent généralement les composants électroniques en piégeant des charges électriques des transistors, ce qui perturbe le signal et provoque des fuites de courant.
Une architecture optimisée pour limiter les effets des radiations
Pour limiter ces effets, les chercheurs ont réduit le nombre de transistors dans la puce, diminuant ainsi les zones sensibles aux perturbations. Ils ont aussi remplacé certains composants particulièrement vulnérables par des éléments passifs qui résistent mieux aux radiations.
Enfin, la structure du circuit a été modifiée pour limiter les fuites de courant en ajustant la taille et l’agencement des composants. Toutes ces modifications ont permis d’obtenir une puce stable et performante, même dans des environnements où les électroniques classiques cesseraient de fonctionner.
Lors des tests, la puce Wi-Fi est restée opérationnelle après une exposition à 500 kGy de radiation, avec une perte de signal très limitée de seulement 1,4 dB. Comme le dit Atsushi Shirane, « une telle tolérance répond aux exigences du démantèlement des centrales nucléaires, qui implique une exposition à un rayonnement gamma intense émis par les débris de combustible ».
Une innovation clé pour l’avenir du démantèlement nucléaire
Alors que près de la moitié des 423 réacteurs nucléaires en activité dans le monde devraient être démantelés d’ici 2050, ce type d’innovation pourrait jouer un rôle clé dans les années à venir.
Ces puces Wi-Fi pourraient réduire l’exposition des travailleurs aux radiations et améliorer la précision des interventions de nettoyage. Elles ouvrent aussi des perspectives au-delà du nucléaire, notamment pour les futures missions d’exploration spatiale.
