Pacemakare används för att stimulera en vanlig hjärtslag när kroppens naturliga elektriska stimuleringssystem slutar fungera eller inte fungerar korrekt. Under många år har de bästa "batterierna" sökt efter pacemakare.
På 1970-talet, innan användningen av litiumjonbatterier för att driva pacemaker i USA, användes batterier som drar energi från alfa-förfallet av plutonium-238. Alfa-förfall åtföljs av utsläppet av en tung heliumkärna, som snabbt förlorar energi och hämmas: därför kan den tunna kroppen på batteriet helt skydda människokroppen mot alfapartiklar. Alfa-förfall åtföljs vanligtvis av stark gammastrålning, vilket är exakt farligt, men Plutonium-238 är ett fantastiskt undantag, för vilket utsläpp av gammakvanta är sällsynt. Den extra strålningsdosen från ett sådant batteri i en pacemaker är bara 0,1 mSv per år, medan en vanlig person får cirka 2,4 mSv bakgrundsstrålning per liv.
Hur fungerade dessa eviga batterier? Hur farligt är det för människor?
Som du kan se på fotot av pacemakern (redan utan plutonium) ovan är enhetens elektronik innesluten i epoxiharts. Det fasta titanhöljet är konstruerat för att tåla alla troliga skador, inklusive skott och kremering.
Radioaktiva batterier har en enorm livslängd, eftersom halveringstiden för plutonium-238 är 88 år, och litiumjonbatterier kan bara avundas av plutonium. Så i år i Int. J. Cardiol. publicerade en vetenskaplig artikel som beskrev en patient som framgångsrikt använde en putmakare i plutonium i 35 år innan han beslutade att byta batteri.
Strålningsdosen på pacemakers yta är ungefär 5-15 mrem (mikrorem, "biologisk ekvivalent med röntgenstråle", en måttenhet) per timme från de utsända gammastrålarna och neutronerna. Det uppskattas att den totala bestrålningen av kroppen är cirka 0,1 rem per år för patienten och cirka 7,5 mrem per år för sin make. Som jämförelse är 100 mrem den bakgrundsstrålning som en person i genomsnitt får per år.
Ofta var plutoniumpacemakers oroliga för sina ägare. 1973 monterade Dr. Victor Parsonnett, en anställd vid Newark Beth Israel Medical Center, en 20-årig kvinna med en Numec NU-5 pacemaker. Vid den tidpunkten kostade enheten patienten 23 000 dollar i termer av en modern kurs. Men på lång sikt har en kärnkraftspacemaker visat sig vara mycket ekonomisk - alla andra liknande enheter skulle behöva bytas ut fyra till fem gånger under en sådan period.
Kampanjvideo:
Enligt Parsonnet installerades 139 patienter NU-5. De flesta av dem lever inte längre.
Batteriet i en sådan pacemaker är, som vi redan har sagt, en radioisotop termoelektrisk generator (RTG), som använder termisk energi som frigörs under det naturliga sönderfallet av radioaktiva isotoper och omvandlar det till elektricitet med hjälp av en termoelektrisk generator. Jämfört med kärnkraftsreaktioner som äger rum vid konventionella kärnkraftverk är RTG mycket mer kompakt. Deras effektivitet är låg, liksom uteffekten, men de kräver inte underhåll och har arbetat i decennier. Många satelliter som vi lanserade i de kalla djupet av rymden, som Voyagers, transporterade RTG: er med plutonium-238 - detta är hemligheten med deras långsiktiga drift.