I ricercatori del Oak Ridge National Laboratory (ORNL) hanno fatto una scoperta molto importante sviluppando un transistor in nitruro di gallio (GaN) capace di resistere a condizioni estreme di calore e radiazione vicino al nucleo di un reattore nucleare. Si è scoperto che il transistor GaN può sopportare temperature fino a 125 gradi Celsius, il limite di sicurezza del reattore, e si prevede che possa durare ben cinque anni in questi ambienti estremi.
I tradizionali transistor basati su silicio non sono in grado di sopportare le intense condizioni nucleari, richiedendo perciò di essere posizionati dietro schermature protettive e collegati ai sensori analogici dentro il reattore tramite cavi. "Il nostro lavoro rende la misurazione delle condizioni all'interno di un reattore nucleare in funzione più robusta e accurata," ha dichiarato Kyle Reed, il leader del team di ricerca dell'ORNL. "Quando si utilizzano lunghi cavi, si introducono molte interferenze che possono compromettere l'accuratezza delle informazioni rilevate dai sensori. Posizionando l'elettronica più vicina al sensore, ne incrementiamo l'accuratezza e la precisione."
Il GaN è un materiale che viene utilizzato da quasi un decennio principalmente in dispositivi compatti ad alta potenza, come i caricatori USB-C. Tuttavia, la sua applicazione è limitata principalmente per via del costo superiore e delle difficoltà nella lavorazione rispetto al silicon. Nonostante ciò, per la sua resistenza, il GaN si dimostra un candidato ideale per applicazioni particolari come questa.
I chip di GaN sono stati impiegati anche in voli spaziali dove possono sopportare la radiazione ionizzante che si verifica quando il razzo lascia l'atmosfera terrestre.
Secondo le prove condotte all'Ohio State University Research Reactor, il processore GaN è sopravvissuto almeno tre giorni a temperature fino a 125 gradi Celsius vicino al nucleo del reattor. Il team ha conclusione che il dispositivo GaN testato potrebbe durare più di cinque anni vicino al nucleo del reattore, corrispondenti al ciclo di manutenzione standard per le centrali nucleari.
Interessante notare come i chip di GaN siano più sensibili ai danni termici che non alla radiazione. "Una volta che comprendiamo gli effetti della temperatura e della radiazione, possiamo compensare queste variabili nella progettazione dei circuiti," ha aggiunto Reed.
Oltre a migliorare la precisione e la registrazione dei sensori, i chip GaN sono fondamentali anche nello sviluppo di reattori nucleari più piccoli e modulari. Oltre alle consuete applicazioni governative e militari, lo sviluppo di queste centrali nucleari portatili potrebbe anche alimentare il futuro dell'IA man mano che le GPU diventano sempre più esigenti in termini di energia ogni anno. Infatti, Microsoft sta considerando di costruire alcuni di questi reattori per i suoi data center, e il governo degli Stati Uniti è già in trattativa con le aziende tecnologiche riguardo alle loro future richieste energetiche.