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新しいトランジスタ材料が核兵器の可能性を示す : 規制と安全性

2024年7月4日 オークリッジ国立研究所（ORNL）の研究者らは、窒化ガリウム半導体が原子炉炉心付近の過酷な環境に十分耐えられることを発見した。この発見により、稼働中の原子炉内のセンサーの近くに電子部品を配置できるようになり、安全性と運用上の利点を備えたより精密で正確な測定が可能になる可能性がある。 顕微鏡で見た窒化ガリウムトランジスタ（画像：カイル・リード/ORNL） センサーは原子炉から情報を収集するために使用され、潜在的な機器の故障を事前に特定して、コストのかかる予定外の停止を防ぐのに役立ちます。しかし、センサーが接続されている複雑な回路は、電子機器を熱や放射線から保護するために原子炉の炉心から離れた場所に設置する必要があります。センサーからデータを送信するために使用する長いケーブルは、余分なノイズを拾い、信号を劣化させる可能性があります。 窒化ガリウムは、シリコンよりも耐熱性と放射線性に優れたいわゆるワイドバンドギャップ半導体で、市販されていますが、現在広く使用されているわけではありません。米国エネルギー省研究所の研究者は、オハイオ州立大学の研究炉心の近くに窒化ガリウムトランジスタを配置してその特性をテストし、3日間連続で高温と放射線に耐えることに成功しました。トランジスタは、125°Cの持続温度で、標準的なシリコンデバイスよりも100倍高い累積放射線量を処理することができ、予想を超えるパフォーマンスを発揮しました。 カイル・リードと ダイアン・エゼルは、背後に見える原子炉プールでセンサートランジスタのテストが行われ、データを収集している（画像：マイケル・ヒューソン/オハイオ州立大学）） 「3日目にはトランジスタが壊れると完全に予想していたが、トランジスタは生き残った」と、ORNLのセンサー・エレクトロニクスグループのメンバーで主任研究者のカイル・リード氏は述べ、この研究によって稼働中の原子炉内の状態を「より確実かつ正確に」測定できるようになると付け加えた。 研究者らは、原子炉炉心内でトランジスタを数日間にわたって高レベルの放射線にさらすことで、窒化ガリウムトランジスタは原子炉内で少なくとも5年間は耐えられるという結論に至った。これは、こうした部品の通常のメンテナンス期間である。 この研究は、小型であるため現在稼働中の原子炉よりも厳しい放射線条件に耐えられるセンサーを必要とする先進的なマイクロリアクターにとっても重要かもしれない。しかし、オハイオ州立大学でのテストでは、熱は放射線よりも窒化ガリウムに有害であることがわかった。研究者らは現在、熱の影響をさらに理解するために取り組んでいる。 原子力監視の改善は安全性の向上と運転コストの削減を意味し、保守停止の頻度を減らすことは人的安全リスクの削減につながると、ORNL の原子力および極限環境測定グループのリーダーであるダイアン・エゼル氏は述べた。「原子炉が停止すると毎日数十万ドルが失われます」と同氏は述べた。「原子力を他のエネルギー産業と経済的に競争できるものにするには、コストを低く抑える必要があります」と同氏は述べた。「そうすれば、人々を過酷な放射線環境に置いたり、放射性物質を頻繁に扱ったりする必要がなくなります」と同氏は付け加えた。 ワールド・ニュークリア・ニュースによる調査と執筆 #新しいトランジスタ材料が核兵器の可能性を示す #規制と安全性