Malgré tous ses bienfaits, l’énergie nucléaire présente de nombreux défis pour les chercheurs, les ingénieurs et les opérateurs — notamment le rayonnement résiduel qui peut persister longtemps après un accident, en particulier après des fuites involontaires. Ce rayonnement peut endommager ou rendre inutilisable l’électronique conventionnelle, compliquant la surveillance continue et les efforts de rétablissement, comme ceux qui se déroulent actuellement sur l’usine Fukushima endommagée au Japon.
Une solution potentielle pourrait prendre la forme d’un circuit récepteur sans fil capable de supporter 500 kilograys de rayonnement. C’est mille fois supérieur au seuil auquel les semi-conducteurs commencent habituellement à mal fonctionner sous exposition au rayonnement, selon une déclaration de l’Institut des Sciences de Tokyo, au Japon (traduction libre). L’objectif ultime serait de concevoir un module à une seule puce capable à la fois d’émettre et de recevoir des signaux pour l’entretien et l’exploration des intérieurs des centrales nucléaires, selon l’équipe. Si cela aboutit, le réseau Wi‑Fi de l’installation Fukushima endommagée deviendrait entièrement sans fil.
Les résultats ont été présentés pour la première fois le mois dernier lors de la conférence IEEE International Solid-State Circuits Conference à San Francisco.
Une calamité en cours
À titre d’information, 2026 marque le quinzième anniversaire de l’accident nucléaire de Fukushima Daiichi au Japon, au cours duquel un puissant tremblement de terre a déclenché une fuite radiologique dévastatrice. Les autorités japonaises demeurent « engagées dans un effort à long terme et lourd visant à démanteler complètement l’installation », explique le communiqué, citant la dégradation des infrastructures due aux explosions d’hydrogène et les limites strictes sur la durée pendant laquelle les enquêteurs peuvent rester sur le site.
« Cela complique non seulement l’accès au site mais entrave également la planification et le déploiement des équipements », indiquent les auteurs dans le communiqué. « En conséquence, la majeure partie des travaux de démantèlement a dépendu non pas des humains mais des robots et des drones. Ainsi, de tels dispositifs sans fil deviennent un élément impératif dans le démantèlement des installations. »
Par ailleurs, la plupart des dispositifs à distance situés à l’intérieur ou à proximité des centrales nucléaires dépendent des câbles Ethernet. Si cela offre une stabilité de connexion, le maintien de ces câbles — qui exigent souvent un câblage complexe — physiquement intacts et hors de la zone des travailleurs a influé sur la sécurité et l’efficacité des projets de démantèlement, ont ajouté les chercheurs.
Trouver une solution sans câble
L’objectif des chercheurs, par conséquent, était de réaliser une connexion sans fil stable à partir d’environnements à haute irradiation. Pour l’expérience, l’équipe a testé un prototype du circuit intégré, fabriqué à partir de matériaux de silicium connus pour résister au rayonnement. Leur conception a minimisé le nombre de transistors, car les transistors peuvent accroître le risque d’accumulation d’impuretés à l’intérieur du dispositif. À la place, ils ont choisi des dimensions plus grandes pour chaque transistor afin d’augmenter la résistance du puce au rayonnement.
Selon une version anglaise du communiqué, la puce « comprend également un amplificateur à faible bruit pour amplifier les signaux entrants faibles, suivi d’un amplificateur à gain variable pour ajuster la puissance du signal ». Tous ces détails minuscules, mais cruciaux, ont abouti à une puce qui a montré peu de diminution de performance après une exposition à une incroyable dose de 500 kilograys, comme l’équipe l’a confirmé lors de tests empiriques.
Une opération entièrement à distance
Les performances de la puce se situent au même niveau que celles des puces réceptrices existantes, ont ajouté les chercheurs dans le communiqué japonais, de sorte que les ingénieurs pourraient l’utiliser aisément pour les robots et les drones employés dans les projets de démantèlement. Alternativement, la résistance élevée au rayonnement de la puce pourrait la rendre utile pour la recherche spatiale ou celle sur la fusion également.
À terme, ils espèrent parachever un dispositif de communication complet capable d’émettre et de recevoir des signaux depuis l’intérieur des centrales nucléaires. Concevoir un émetteur est plus délicat que le récepteur, ont-ils admis, car les émetteurs sont plus sujets à une dégradation induite par le rayonnement.
« Nous nous appuierons sur cette découverte pour créer de nouveaux circuits ou améliorer la résistance au rayonnement, en utilisant des matériaux comme les semi-conducteurs en diamant », a déclaré l’équipe. « À partir de là, nous ferons progresser la sécurité et l’efficacité des opérations à distance dans les projets de démantèlement et dans des environnements plus extrêmes. »
