Une puce Wi-Fi résistante aux radiations pour les robots de Fukushima

Des chercheurs japonais ont développé un récepteur Wi-Fi capable de supporter des radiations mille fois supérieures à l’électronique standard. L’innovation, présentée à San Francisco en février 2026, pourrait libérer les robots utilisés pour le démantèlement des centrales nucléaires de leurs câbles de connexion, améliorant ainsi la sécurité et l’efficacité des opérations.

Dans les entrailles des centrales nucléaires endommagées, chaque câble représente une contrainte supplémentaire. Les robots chargés de ces missions périlleuses évoluent aujourd’hui dans un enchevêtrement de connexions filaires qui limite leur nombre et complique les interventions humaines. Une équipe de l’Institute of Science Tokyo vient de franchir une étape significative pour s’affranchir de ces entraves.

Une résistance exceptionnelle aux rayonnements

Le récepteur Wi-Fi développé par les chercheurs japonais affiche des caractéristiques qui le distinguent radicalement des composants électroniques conventionnels. Sa capacité à supporter des doses cumulatives atteignant 500 kilograys représente un bond technologique. Pour mesurer l’ampleur de la performance, il faut savoir que l’électronique standard commence à présenter des défaillances bien en deçà de ce seuil.

Les travaux, menés par Yasuto Narukiyo et Atsushi Shirane en collaboration avec Masaya Miyahara de l’Organisation de recherche sur les accélérateurs à haute énergie, ont été dévoilés lors de la conférence IEEE International Solid-State Circuits Conference 2026. La puce fonctionne sur la bande de fréquence 2,4 GHz et maintient ses performances dans des environnements où les radiations atteignent des niveaux mille fois supérieurs à ceux supportés par les semi-conducteurs classiques.

Une approche architecturale minimaliste

La stratégie adoptée par l’équipe repose sur une simplification drastique de l’architecture électronique. Les transistors, éléments particulièrement vulnérables à l’accumulation de charges induites par les rayonnements, ont été réduits au strict minimum. Dans les étages de circuits critiques, les chercheurs ont opté pour leur remplacement par des inductances, composants passifs nettement moins sensibles aux effets des radiations.

Les transistors conservés dans la conception ont subi une modification dimensionnelle importante. Leur taille a été augmentée, une approche qui permet de diminuer l’impact des chemins de fuite que les radiations génèrent le long des bordures de ces composants. La double stratégie – réduction du nombre et augmentation de la taille – constitue le cœur de l’innovation.

Après une exposition à 500 kilograys, le gain du signal de la puce n’a diminué que de 1,4 décibels, tandis que son facteur de bruit n’a augmenté que de 1,26 décibels au maximum. Ces valeurs permettent de maintenir des performances comparables à celles des récepteurs Wi-Fi commerciaux standards, malgré des conditions environnementales extrêmes.

Applications immédiates et perspectives

Le timing intervient alors que le Japon commémore le quinzième anniversaire de la catastrophe de Fukushima et poursuit ses efforts pour démanteler complètement la centrale. Sur le site, environ 880 tonnes de matières dangereuses demeurent à l’intérieur des réacteurs, nécessitant des interventions robotisées complexes.

Tokyo Electric Power Company Holdings a récemment présenté un bras robotique en forme de serpent de 22 mètres destiné à une troisième opération d’extraction de débris prévue plus tard cette année. L’intégration de systèmes de communication sans fil résistants aux radiations pourrait transformer ces opérations. « L’introduction d’un tel système sans fil élimine le besoin d’un câblage complexe et permet une exploitation efficace et fluide d’un grand nombre de robots », souligne Atsushi Shirane.

La plupart des robots actuellement déployés dans les environnements nucléaires dépendent de câbles Ethernet pour leur contrôle. Leur dépendance limite non seulement le nombre de machines pouvant travailler simultanément, mais crée également des risques pour la sécurité des travailleurs humains qui doivent évoluer dans des espaces confinés et irradiés.

L’équipe reconnaît cependant que le développement d’un émetteur complémentaire représente un défi plus complexe. Les émetteurs présentent en effet une sensibilité accrue à la dégradation induite par les radiations. Pour repousser encore davantage les limites, les chercheurs envisagent d’explorer les semi-conducteurs en diamant et d’autres matériaux aux propriétés exceptionnelles.

Les applications potentielles de cette technologie dépassent le cadre du démantèlement nucléaire. La tolérance aux radiations de la puce excède ce qui est généralement requis dans le domaine spatial, ouvrant des perspectives pour les futures missions d’exploration et la recherche sur la fusion. La convergence entre les besoins terrestres et spatiaux pourrait accélérer le développement de systèmes électroniques robustes capables d’opérer dans les environnements les plus hostiles.

Article : « A 500kGy Radiation-Hardened 2.4GHz Wi-Fi Receiver for Innovative Nuclear Power Plant Decommissioning » – DOI : 10.1109/ISSCC49663.2026.11408968