Атомна батарейка у грудях людини

Кардіостимулятори використовуються для стимуляції регулярного серцебиття, коли природна електрична система кардіостимуляції в організмі перестає виконувати свою функцію або працює неправильно. Протягом багатьох років для кардіостимуляторів шукали найкращі «батарейки».

У 70-х роках до використання літій-іонних батарей для живлення кардіостимуляторів у США використовувалися батарейки, які одержують енергію від альфа-розпаду плутонію-238. Альфа-розпад супроводжується випромінюванням важкого ядра гелію, яке швидко втрачає енергію та гальмується: тому тонкий корпус батарейки здатний повністю захистити організм людини від альфа-часток. Зазвичай альфа-розпад супроводжується сильним гамма-випромінюванням, яке якраз і небезпечне, але Плутоній-238 є приголомшливим винятком, випромінювання гамма-квантів для якого є рідкістю. Додаткова доза випромінювання від однієї такої батарейки в кардіостимуляторі становить всього 0,1 мЗв на рік, при тому, що звичайна людина отримує близько 2,4 мЗв фонової радіації за рік життя.

Як працювали ці вічні батареї? Наскільки це є небезпечним для людини?
Як видно на фотографії кардіостимулятора (вже без плутонію) вище, електроніка пристрою поміщена в епоксидну смолу. Твердий титановий корпус спроектований таким чином, щоб витримувати будь-які ймовірні події ушкодження, включаючи постріли та кремацію.

Радіоактивні батарейки мають величезний час життя, адже час напіврозпаду плутонію-238 становить 88 років, і літій-іонним акумуляторам залишається лише заздрити плутонію. Так, цього року у журналі Int. J. Cardiol. вийшла наукова стаття, яка описує пацієнта, який протягом 35 років успішно використовував плутонієвий кардіостимулятор, перш ніж вирішив змінити батарейку.

Доза випромінювання на поверхні кардіостимулятора становить приблизно 5-15 мбер (мікробер, «біологічний еквівалент рентгена», одиниця виміру) за годину від гамма-променів і нейтронів, що випускаються. За оцінками, опромінення всього тіла становить приблизно 0,1 бер на рік для пацієнта і приблизно 7,5 бер на рік для його дружини. Для порівняння, 100 мбер – це фонове опромінення, яке людина в середньому отримує за рік.

Найчастіше плутонієві кардіостимулятори переживали своїх власників. 1973 року співробітник Медичного центру Ньюарк Бет-Ісраель доктор Віктор Парсоннет встановив 20-річній жінці кардіостимулятор фірми Numec NU-5. На той момент пристрій коштував пацієнтці 23 000 доларів у перерахунку на сучасний курс. Однак у довгостроковій перспективі ядерний кардіостимулятор виявився дуже економним – будь-який інший аналогічний прилад за такий термін потрібно змінити від чотирьох до п'яти разів.

За даними Парсоннета, NU-5 встановили 139 хворих. Більшості з них уже немає в живих.

Батарейкою в такому кардіостимуляторі, як ми вже сказали, служить радіоізотопний термоелектричний генератор (РІТЕГ), що використовує теплову енергію, що виділяється при природному розпаді радіоактивних ізотопів і перетворює її на електроенергію за допомогою термоелектрогенератора. Порівняно з ядерними реакціями поділу, які протікають на звичайних атомних станціях, РІТЕГ набагато компактніші. ККД у них невелика, як і вихідна потужність, проте вони не вимагають обслуговування та працюють десятиліттями. Багато супутників, які ми запускали в холодні глибини космосу, на кшталт тих же «Вояджерів», забирали з собою РІТЕГ із плутонієм-238 — у цьому секрет їхньої довговічної роботи.