Ядерный реактор вместо сердца?⁠⁠

Всем привет! Один из моих любимых супергероев – железный человек. Согласно фильму, он получил ранение при взрыве, и с тех пор в его груди находится электромагнит, который не дает осколкам бомбы попасть в сердце. Подпитывается это все устройством, которое очень похоже на термоядерный реактор, но только очень миниатюрное.

Красивая идея, правда? Но… Насколько это вообще реально? Возможно ли имплантировать в человека что-то подобное? Ну или даже заменить все сердце устройством, работающем на ядерной энергии? Рад вам представить мое новое видео об этом! Ну а специально для Пикабу - текстовая версия чуть ниже.

Сразу немного огорчу. Существующие термоядерные реакторы — это огромные махины, высотой с многоэтажный дом! Сейчас, конечно, ведутся разработки компактных версий. Например, компания Lockheed Martin в 2019 году хочет представить небольшой термоядерный реактор. Но и он будет размером… с фуру! Так что вряд ли это поместится в человеке. Ну только если так, но это не очень удобно:

К тому же есть куча проблем. Термоядерный синтез – это слияние ядер атомов, которые всегда положительны и отталкиваются. Поэтому температура нужна в десятки, а то и сотни миллионов градусов! Сотня миллионов градусов, Карл! Только тогда ядра имеют огромную скорость, чтобы преодолеть отталкивание. Как это сделать в таком компактном корпусе, непонятно.

Настолько горячее вещество необходимо удерживать на весу, чтобы оно не расплавило стенки. Делается это с помощью сильных магнитных полей, на создание которых уходит очень много энергии. Настолько много, что только в 2014 году удалось получить от реактора больше мощности, чем затратить!

Сейчас много разговоров о так называемом холодном термоядерном синтезе. Однако к такому не удалось еще даже близко приблизиться, и все сообщения о "холодном термояде" не более чем фальсификация. Ну или энергия там вырабатывается другим путем, например, в химической реакции.

Согласитесь, живи Тони Старк в нашем мире, у него уже была бы нобелевка! Так что полностью воссоздать технологии железного человека пока вряд ли получится.

Но, не расстраивайтесь! Ведь использовать ядерную энергию для работы сердца… можно! Откуда такая уверенность? Да просто это уже делали!

Посмотрите! Это имплантируемый кардиостимулятор, генерирующий электрические импульсы для стабильного сердцебиения. И обратите внимание, что там за значок. Да-да, это не фотошоп:

В 70-х годах прошлого века появились кардиостимуляторы, использующие в качестве источника питания радиоактивный плутоний-238! Содержится его там совсем немного – не более 0,2 грамма. Но такого запаса хватает надолго. Некоторые из них работают до сих пор, а это больше 40 лет!

Вы только представьте! У вас в грудной клетке - капсула с радиоактивным плутонием! Она конечно надежно защищена, даже от прямого попадания пули. Да и радиационый фон от устройства – минимальный.

Но несмотря на такую крутоту и все остальные плюсы, технология так и не прижилась (было имплантировано всего около 580 таких устройств). Во-первых, из-за появления устройств на литий-ионных батарейках, которые работают тоже довольно долго. А во-вторых, боязнь людей перед радиацией искоренить очень сложно!

С советском союзе тоже такими штуками увлекались:

Честно говоря, это были не совсем ядерные реакторы. Цепная реакция в таком маленьком объеме не может идти. Для этого нужна масса, не менее критической (для плутония это 11 кг). В основном в них использовалось следующее: из-за естественного радиоактивного распада вещество нагревалось и это тепло преобразовывалось в электричество. КПД конечно ниже, чем на атомной станции, но и мы тут не ледоход запускаем!

Если схематично, то внутри капсулы находился крошечный кусочек плутония:

Вообще в 70-е разрабатывался проект целого искусственного сердца, в котором было несколько десятков граммов плутония-238. Тепло радиоактивного распада нагревало газ, который толкал поршень и приводил в действие насос, перекачивающий кровь. Проект пришлось закрыть, по тем же причинам, что и ядерные кардистимуляторы.

Но глядя на имеющиеся наработки становится понятно – атомное сердце вполне может существовать! Не с ядерным реактором, конечно, но все же!

Однако технология не канула в лету. Она называется РИТЭГ – радиоизотопный термоэлектрический генератор. Используется это в основном на космических аппаратах, отправляющихся в дальний космос, где солнечные батареи становятся неэффективны. Заправляют ритеги несколькими килограммами плутония и служит такая «космическая батарейка» очень долго – несколько десятков лет!

И что интересно. Если РИТЭГи могут быть абсолютно разных размеров, почему бы не поместить такой… в смартфон? Мы же тогда вообще забудем о зарядке! Круто же! Выкуси эпл со своими проводочками!

И такие проекты есть! Это уже правда не РИТЭГи, и в них нет плутония. В них используется другое радиоактивное вещество - тритий, изотоп водорода. Называют это бета-вольтаическими источниками, срок их службы – десятилетия! В них бета-излучение трития поглощается полупроводниками и преобразуется в электричество. Причем минуя переход в тепло, что только повышает КПД! Технология пока дорогая, но очень перспективная! Так что, рано или поздно мы увидим телефоны, вообще без зарядки!

Кстати, сейчас можно без проблем купить радиоактивный брелок! В нем бета-излучение трития поглощается слоем люминофора и переизлучается в виде света. Светит такой девайс несколько лет и полностью безопасен, ведь бета-излучение не может пройти через стенки корпуса. Стоит кстати, не очень дорого. Есть модели по 10-15$.

Как видите, спектр применения ядерных технологий – невероятно широк! Развитие в этом направлении идет медленно, в основном из-за того, что все страшно боятся радиации! Да, конечно она опасна. Но люди раньше боялись и электричества, и паровых машин. Так что даже настоящий железный человек вполне может быть только вопросом времени!

Полезные ссылки:

Виды ядерных кардиостимуляторов - http://www.prutchi.com/pdf/implantable/radioisotope_pacemake...

Проект атомного сердца - https://lenta.ru/articles/2016/05/23/ah/

Бета-вольтаические батарейки - http://www.citylabs.net/