Экспериментальный полупроводник выживает в ядерном реакторе до пяти лет

Исследователи из Национальной лаборатории Окриджа (ORNL) успешно разработали транзистор из нитрида галлия (GaN), который может выдерживать нагрев и радиацию рядом с активной зоной ядерного реактора. Было установлено, что транзистор GaN способен выдерживать температуру до 125 градусов Цельсия, что превышает порог безопасности реактора. Ученые прогнозируют, что он сможет работать в экстремальных условиях до пяти лет.

Традиционные кремниевые транзисторы не выдерживают интенсивной ядерной среды и требуют экранирования, поэтому их подключают к аналоговым датчикам внутри реактора с помощью кабелей. Кремниевые чипы уязвимы для радиации, и даже фонового излучения достаточно, чтобы повлиять на их работу. Сильные источники излучения, такие как в ядерных реакторах, могут повредить их, поэтому традиционные процессоры не подходят для такой среды.

Нитрид галлия уже использовался в высокомощных компактных устройствах, таких как зарядные устройства для ноутбуков с USB-C. Однако его применение ограничено, так как GaN дороже и сложнее в обработке, чем кремний. Тем не менее, его устойчивость к износу делает его идеальным для таких специализированных применений.

Чипы GaN также применялись в космических полетах, где они противостоят ионизирующему излучению при выходе ракеты из атмосферы Земли. Согласно тестам ORNL, процессор GaN может работать не менее трех дней при температуре до 125 градусов Цельсия рядом с активной зоной исследовательского реактора Университета штата Огайо. Команда пришла к выводу, что устройство GaN может прослужить более пяти лет в таких условиях, что соответствует обычному циклу технического обслуживания для атомных станций.

Интересно, что чипы GaN более восприимчивы к тепловому повреждению, чем к радиации. Помимо повышения точности датчиков и записей, чипы GaN играют важную роль в разработке небольших модульных реакторов. Эти портативные ядерные установки могут поддерживать будущее искусственного интеллекта, так как графические процессоры становятся все более энергоемкими. Microsoft планирует использовать такие транзисторы в своих центрах обработки данных, а правительство США уже ведет переговоры с технологическими компаниями о будущих потребностях в электроэнергии.

Сегодня чипы GaN в основном используются в зарядных устройствах USB-C. Но с развитием ядерных исследований их можно будет найти на атомных электростанциях будущего.