Svar til: Hvorfor bryder robotter sammen i Tjernobyl-reaktor? (Ingeniøren, lørdag d. 17 nov. 2007): Per Morgen fra Insitut for Fysik og Kemi på Syddansk Universitet svarer

Research output: Memorandum/expositionMemorandum

Abstract

Som svar på spørgsmålet om, hvorfor man ikke kunne tage billeder med robotter og digitalkameraer i en af Tjernobyls "sarkofager", har jeg fundet en artikel om emnet fra 2006: Investigating the influence of ionizing radiation on standard CCD cameras and a possible impact on photogrammetric measurements, af A. Marbs og F. Boochs, fra i3Mainz-Institute for Spatial Information and Surveying Technology, FH Mainz-University of Applied Sciences, Holzstrasse 36, 55116 Mainz, Tyskland. Artiklen er trykt i IARPS Volume XXXVI, Part 5, Dresden 25-27 September 2006, som et indlæg ved ISPRS Commission V Symposium 'Image Engineering and Vision Metrology'.

Det er kendt af folk, der beskæftiger sig med mikroelektronik, at computerchips og hukommelseskredse kan blive sat ud af spillet, når de bliver udsat for radioaktivitet, og derfor vil også en computerstyret robot være sårbar overfor dette. Radioaktiv stråling i form af partikler eller gamma- og røntgenstråling ioniserer på deres vej igennem siliciummet de atomer, som de møder på deres vej. Derved dannes der inde i chippen løse elektroner og huller, som kan frembringe falske elektroniske signaler i den. Hvis man er uheldig, ændrer disse signaler informationen, som er opbevaret. Til at imødegå dette problem har man ved designet af moderne elektronik taget forskellige principper i anvendelse for at nedsætte strålingsfølsomheden, bl.a. ved at programmere elektronik på en sådan måde, at de mest betydende bits af et oplagret ord ikke bliver berørt så nemt af stråling, som de mindre betydende bits. Disse procedurer har vist deres værdi indenfor rumfart, hvor der er høj risiko for at radioaktive stråler rammer fartøjerne og elektronikken om bord.

CCD chips er en speciel form for elektronik, som opbevarer ladning, og som derfor også vil være følsom for de ekstra ladninger, som kan dannes ved, at chippen i et kamera udsættes for stråling. Det ærinde, som forfatterne af artiklen havde, var at kunne bruge et kamera med CCD chip til at fotografere strålen i en accelerator, hvor der også forekom en del gammastråling, så man ikke kunne være i nærheden under optagelserne. De fastslår i indledningen til artiklen, og i beskrivelsen af motivationen for deres undersøgelser, at der er meget lidt viden på feltet, og at det mest indskrænker sig til, at CCD'erne bliver ødelagt af store doser stråling. Deres første reference i artiklen er faktisk et arbejde fra Århus Universitet, af N. Bassler: Radiation damage in scientific chargecoupled devices. Master's Thesis, Institute of Physics and Astronomy, University of Aarhus, Aarhus, Denmark (fra 2002).

Konlusionen af deres undersøgelser er, at radioaktiv stråling (de undersøger gammastråling, som der må været meget af ved Tjernobyl) har indflydelse på billedkvaliteten af CCD chips. Der opstår lysende ("hotte") piksler, og der kommer mere støj i billederne, som til sidst ikke kan bruges til fotografisk genkendelse. De har fundet frem til, at ved dosishastigheder over 100 mSV/time kan man ikke længere stole på kameraers billeder, men det beroliger dem, fordi deres anvendelsesmiljø omkring acceleratoren har lavere rater end dette, men trods alt er på et niveau, hvor man ikke kan opholde sig ved acceleratoren, og derfor er henvist til at fotografere med et fjernstyret kamera. De medgiver, at større bestrålingsdoser, og sandsynligvis den akkumulerede effekt (min kommentar) vil føre til permanent beskadigelse af CCD chippen. De vil gå videre med deres undersøgelser, og med store doser.

Jeg tillader mig derfor at konkludere, at strålingsniveauet omkring den beskadigede reaktor i Tjernobyl har været så højt, at både robotten og CCD chippen i kameraet hurtigt er blevet så beskadigede, at robotten enten ikke kunne arbejde, eller/og at chippen ikke kunne udlæse billedinformationer. Den referede artikels indhold tyder dog på, at man ikke har forstået effekterne af stråling på CCD chips godt nok endnu. Her kan jeg så tilføje, at der i kameraverdenen jo er diskussion om, hvorvidt man skal anvende CCD chips eller CMOS chips. Dette kunne få betydning for brugen af digitalkameraer i et miljø med gammastråling og Røntgenstråling, hvor det umiddelbart må antages at CMOS chips vil kunne laves mindre sårbare end CCD chips.
Original languageDanish
Publication date2007
Publication statusPublished - 2007

Cite this