Pacemakere bruges til at stimulere en regelmæssig hjerteslag, når kroppens naturlige elektriske stimuleringssystem holder op med at fungere eller ikke fungerer korrekt. I mange år har de bedste "batterier" været søgt for pacemakere.
I 1970'erne, før brugen af lithium-ion-batterier til strømforsyning af pacemakere i USA, blev batterier brugt, der trækker energi fra alfa-forfaldet af plutonium-238. Alfa-henfald ledsages af emissionen af en tung heliumkerne, som hurtigt mister energi og hæmmes: batteriets tynde krop er derfor i stand til fuldstændigt at beskytte menneskekroppen mod alfapartikler. Alfa-henfald er normalt ledsaget af stærk gammastråling, som er nøjagtigt farlig, men Plutonium-238 er en fantastisk undtagelse, hvor emissionen af gamma quanta er sjælden. Den ekstra dosis af stråling fra et sådant batteri i en pacemaker er kun 0,1 mSv pr. År, mens en almindelig person modtager ca. 2,4 mSv baggrundsstråling pr. Leveår.
Hvordan virkede disse evige batterier? Hvor farligt er det for mennesker?
Som du kan se på billedet af pacemakeren (allerede uden plutonium) ovenfor, er enhedens elektronik indkapslet i epoxyharpiks. Den faste titanium kasse er konstrueret til at modstå enhver sandsynlig skadehændelse, herunder skud og kremering.
Radioaktive batterier har en enorm levetid, da halveringstiden for plutonium-238 er 88 år, og lithium-ion-batterier kan kun misundes af plutonium. Så dette år i Int. J. Cardiol. offentliggjorde en videnskabelig artikel, der beskrev en patient, der med succes brugte en plutonium pacemaker i 35 år, før han besluttede at skifte batteri.
Strålingsdosis på pacemakernes overflade er ca. 5-15 mrem (mikrorem, "biologisk ækvivalent af røntgenstråle", en måleenhed) i timen fra de udsendte gammastråler og neutroner. Det anslås, at den samlede kropseksponering er ca. 0,1 rem om året for patienten og ca. 7,5 mrem pr. År for hans ægtefælle. Til sammenligning er 100 mrem den baggrundsstråling, som en person gennemsnitligt modtager om året.
Ofte var plutoniumpacemakere bekymrede for deres ejere. I 1973 monterede Dr. Victor Parsonnett, en medarbejder ved Newark Beth Israel Medical Center, en 20-årig kvinde med en Numec NU-5 pacemaker. På det tidspunkt kostede enheden patienten $ 23.000 i form af et moderne kursus. På lang sigt har en nukleær pacemaker imidlertid vist sig at være meget økonomisk - enhver anden lignende anordning skulle udskiftes fire til fem gange i en sådan periode.
Salgsfremmende video:
Ifølge Parsonnet blev 139 patienter installeret NU-5. De fleste af dem er ikke længere i live.
Batteriet i en sådan pacemaker er, som vi allerede har sagt, en radioisotop termoelektrisk generator (RTG), der bruger termisk energi frigivet under det naturlige forfald af radioaktive isotoper og omdanner det til elektricitet ved hjælp af en termoelektrisk generator. Sammenlignet med nukleare fissionreaktioner, der finder sted ved konventionelle atomkraftværker, er RTG'er meget mere kompakte. Deres effektivitet er lav, ligesom udgangseffekten er, men de kræver ikke vedligeholdelse og har arbejdet i årtier. Mange satellitter, som vi lancerede ind i de kolde dybde i rummet, som Voyagers, fraktede RTG'er med plutonium-238 - dette er hemmeligheden bag deres langvarige drift.