Ядерный реактор в груди: как работают кардиостимуляторы с вечной батарейкой?

Кардиостимуляторы используются для стимуляции регулярного сердцебиения, когда естественная электрическая система кардиостимуляции в организме перестает выполнять свою функцию или работает неправильно. На протяжении многих лет для кардиостимуляторов искали наилучшие «батарейки». Среди них были и термоэлектрические батареи, содержащие от 2 до 4 кюри плутония-238, радиоактивного элемента с периодом полураспада в 88 лет. Как работали эти вечные батарейки? Насколько это опасно для человека?

Как работают плутониевые кардиостимуляторы

Как следует из термина «термоэлектрический», тепло от разлагающегося плутония используется для выработки электричества, которое стимулирует сердце. В начале 2000-х в США было от 50 до 100 человек с кардиостимуляторами, работающими на атомной энергии. Каждый раз, когда один из этих людей умирал, кардиостимулятор извлекали и отправляли в Лос-Аламос, где впоследствии извлекали и восстанавливали плутоний.

Как видно на фотографии кардиостимулятора (уже без плутония) выше, электроника устройства заключена в эпоксидную смолу. Твердый титановый корпус спроектирован таким образом, чтобы выдерживать любые вероятные события повреждения, включая выстрелы и кремацию.

Доза излучения на поверхности кардиостимулятора составляет приблизительно 5-15 мбэр (микробэр, «биологический эквивалент рентгена», единица измерения) в час от испускаемых гамма-лучей и нейтронов. По оценкам, облучение всего тела составляет приблизительно 0,1 бэр в год для пациента и приблизительно 7,5 мбэр в год для его супруги. Для сравнения, 100 мбэр — это фоновое облучение, которое человек в среднем получает за год.

Зачастую плутониевые кардиостимуляторы переживали своих владельцев. В 1973 году сотрудник Медицинского центра Ньюарк Бет-Исраэль доктор Виктор Парсоннет  установил 20-летней женщине кардиостимулятор фирмы Numec NU-5. На тот момент устройство обошлось пациентке в 23 000 долларов в пересчете на современный курс. Однако в долгосрочной перспективе ядерный кардиостимулятор оказался весьма экономным – любой другой аналогичный прибор за такой срок потребовалось бы сменить от четырех до пяти раз.

По данным Парсоннета, NU-5 установили 139 больным. Большинства их уже нет в живых.

Батарейкой в таком кардиостимуляторе, как мы уже сказали, служит радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ), использующий тепловую энергию, выделяющуюся при естественном распаде радиоактивных изотопов и преобразующий её в электроэнергию с помощью термоэлектрогенератора. По сравнению с ядерным реакциями деления, которые протекают на обычных атомных станциях, РИТЭГ гораздо более компактны. КПД у них небольшое, как и выходная мощность, однако они не требуют обслуживания и работают десятилетиями. Многие спутники, которые мы запускали в холодные глубины космоса, вроде тех же «Вояджеров», уносили с собой РИТЭГ с плутонием-238 — в этом секрет их долговечной работы.

Почему же мы не используем такие вечные батарейки везде? Дело в том, что у нас закончился плутоний-238. Когда-то его производили как побочный материал при производстве ядерного оружия. Однако те времена давно прошли, а наладить производство непосредственно плутония-238 не успели.