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美研发可耐受高温高辐射的半导体材料，有望大幅提升反应堆运行安全性
时间：2024年06月28日
来源：中核智库
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【美国能源部核能办公室网站2024年6月25日报道】 美国橡树岭国家实验室（ORNL）研究发现，氮化镓半导体能够承受核反应堆堆芯附近的高温高辐射。这一发现为研发反应堆尤其是微堆传感器数据先进无线传输电路开辟了新途径。
传统上，为保护电子器件，传感器电路通常被置于远离堆芯的位置，导致数据传输距离增加，影响信号质量。为解决这一问题，橡树岭研究团队探索了使用氮化镓替代传统硅基晶体管的可能性。
俄亥俄州立大学研究堆进行的严苛测试证明，氮化镓晶体管具有惊人的耐高温耐辐射能力。在为期三天的测试中，氮化镓晶体管在125℃持续高温下，承受了比标准硅器件高100倍的累积辐射剂量，远超预期。这项成果将显著提升核反应堆内部构件测量的可靠性和精确度。
研究表明，氮化镓晶体管有望在反应堆中持续工作至少五年，因此不会对核电厂的持续运行造成影响。这对于正在研发的先进微堆尤为重要：由于其设计紧凑，需要能承受更严酷辐射环境的传感器电路。
氮化镓已在移动通信领域得到应用，研究人员期望未来能在此基础上利用氮化镓电路实现传感器数据的无线传输。同时，俄亥俄州立大学正在开发计算机模型，以预测不同电路设计在各种温度和辐射条件下的性能。这项研究得到了美国能源部核能办公室资金支持。
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