14 de abril de 2011

¿Como afecta la radiación Nuclear a los dispositivos de Electrónica?

Escondido detrás de blindaje, la mayoría de la electrónica en un reactor nuclear de trabajo no son más expuestos a la radiación que los humanos que los manejan.Problemas como la pérdida de refrigerante en los reactores dañados Fukushima Japón puede cambiar eso, aumentando la radiación a niveles que pueden poner en peligro los sistemas de control y robots que pueden ser enviados para su reparación .
¿Cómo se puede proteger o "endurecimiento" de la electrónica para evitar el daño por radiación? Y son los efectos electrónicos en la de Fukushima Dai-una planta de energía nuclear lo suficientemente duro? 
IEEE Spectrum Editor Asociado Rachel Courtland preguntó Dan, Fleetwood , un experto en dispositivos resistentes a la radiación en la Universidad Vanderbilt en Nashville, Tennessee, que nos llevará a través de los conceptos básicos.

¿Cómo la radiación plantear un problema para la electrónica?

La radiación puede ionizar los átomos y romper la estructura cristalina de un semiconductor. Para la electrónica que están muy cerca de un reactor, los neutrones se crean daños físicos al cristal del semiconductor. Pero la mayoría de los chips fallarán primero debido a las pérdidas que está asociada con la carga de los aisladores. En algo así como un dispositivo de metal-óxido-semiconductor, por ejemplo, los rayos gamma y la radiación de rayos X va a eliminar los electrones de los átomos en un aislante para crear pares electrón-hueco. El resultado de las cargas positivas atrapado cambiará las características de funcionamiento. Los dispositivos están diseñados para activar y desactivar en un punto bien definido de operación, y si es que los cambios de voltaje de operación, esto puede crear dificultades.

¿Cómo se puede proteger o "endurecimiento" de la electrónica contra la radiación en un reactor nuclear?

Se trata de todos los aspectos de diseño, proceso, y pruebas. En una planta de energía por lo general hay criterios de diseño para mantener la operación más básica y la electrónica de control relativamente simple y relativamente robusto, para que pueda tener un evento como una pérdida de refrigerante y mantener el control de la planta.

Hay técnicas especiales de procesamiento que se usan para hacer los aislantes más resistentes a las consecuencias de electrones que tienen fuera de combate.Hay maneras de aisladores proceso, por ejemplo, de modo que hay menos defectos, lo que reduce el número de sitios donde las cargas positivas se pueden interceptar, y hay maneras de droga a las regiones entre los transistores para fabricar dispositivos más resistentes a los efectos de la radiación .

Las centrales nucleares también pueden tener la electrónica más importantes protegidos en cajas de plomo o algún otro material muy denso que puede ayudar a protegerlos de la radiación.

¿Qué tan bueno puede endurecer la radiación conseguirlo?

El límite anual, de cuerpo entero para los trabajadores de la radiación se suele establecer en el rango de 20-50 milisievert, o rads 2-5. La mayoría de la electrónica comercial puede sobrevivir en los niveles de radiación de silicio de al menos 500 a 1000 rads. Algunos dispositivos comerciales pueden sobrevivir a niveles superiores a eso, pero usted es justo que nunca cuando se va a perder funcionalidad a menos que las pruebas detalladas que se ha hecho con antelación. La electrónica más resistentes a la radiación pueden sobrevivir los niveles de radiación que son cientos de miles de veces mayor que lo que un humano puede sobrevivir más de un millón de rads.

Cuanto mayor sea la dosis es menos probable que usted será capaz de encontrar un circuito comercial integrado para manejar la situación. electrónica endurecidas a las radiaciones son típicamente de dos a cuatro generaciones detrás de la electrónica comercial en términos de su desempeño. Se necesita tiempo adicional para hacer la ingeniería adicional.

¿Puede la electrónica de un reactor de sobrevivir a una crisis?

Ciertamente, en la década de 1960 [cuando los primeros reactores de Fukushima se construyeron], la gente estaba muy consciente de los riesgos debidos a la radiación y no hubo opciones de la electrónica que se podría hacer que aumente la resistencia a la radiación por mucho.

Muy circuitos básicos de control se puede hacer para soportar los niveles extremadamente altos de radiación, pero son muy simples en cuanto a la función.No son los tipos de la electrónica que se puede utilizar para ejecutar toda la planta.Sólo se utiliza para mantener la capacidad de poder en algún momento de convertir los sistemas de refrigeración o de realizar funciones de conmutación y funciones de control críticos.

¿Es posible que la electrónica en los reactores de Fukushima dañado podría ser utilizado para arrancar el sistema de enfriamiento de una copia de seguridad?

Esa es una cuestión de qué tan grave es el daño. Mi conjetura es la electrónica no son probablemente el eslabón más débil allí. Los sistemas mecánicos podría ser el eslabón débil sólo por el daño físico que parece haberse producido como consecuencia de las explosiones que se han reportado. También es posible que podría haber algunas fallas en los componentes electrónicos que podrían recuperarse con el tiempo. No todos los efectos de la exposición a la radiación son permanentes.

No hay comentarios:

Publicar un comentario