長壽命的核電池
在一家醫(yī)院的手術室里,無影燈明亮柔和的光投射在一位年輕的女患者身上,醫(yī)生正緊張地給她做心臟手術,并將一個小巧的心臟起搏器埋植在她的體內,以便長期協(xié)助心臟正常工作。
她剛18歲,正值青春妙齡之時,但心臟病折磨得她不能正常學習,經(jīng)常頭昏、心悸,脈搏每分鐘僅50多次。這個小小的起搏器,就像水泵一樣使她的心跳維持在每分鐘72次。
手術做得很成功。她很快恢復了健康。臨出院那天,她找到主治大夫表示感謝。大夫笑笑說:“這可是那個核電池起搏器幫了大忙,你應該感謝它!惫媚镆宦牶穗姵,臉色頓時由紅變白,兩只眼睛瞪得大大的。大夫知道她可能是因為“談核色變”,害怕核輻射傷害她的身體.趕快解釋說:“這起搏器所用的核電池是非常安全的,不會影響人的健康。它的最大放射劑量和一只夜光手表上的熒光粉的放射量相同。在一年內,人體所接受的輻射總劑量只相當于進行一次胸部X光透視的劑量,所以你完全不必擔心”她的神色比剛才好一些,但還不放心地問:“干嗎非要用核電池,用別的不行嗎?”
大夫順手從柜子里取出一件東西,然后伸出手對姑娘說:“你看,核電池就這么大,比5號干電池還小,然而它可以使用10年以上,這正好能滿足起搏器長期埋植在人體工作的需要。至于別的電池比它可差遠了……”
“現(xiàn)在世界上已有成百上千人使用了這種帶核電池的起搏器,重新走上了學習和工作的崗位,看來核電池起搏器的功勞確實是不小的、祝你一路平安!”大夫說著也笑了。
上面這個小故事,向人們展現(xiàn)了核電池的風貌和本領。那么,人們自然就想知道這位電池家族中的后起之秀能“長壽”的秘密。
要了解核電池,就得先熟悉同位素,因為核電池還有個名字叫做“放射性同位素電池”。
同位素在衰變過程中不斷地放出具有熱能的射線,這種同位素就稱做“放射性同位素”。人們通過半導體換能器將這些射線的熱能轉變?yōu)殡娔埽椭瞥闪撕穗姵亍?BR> 同位素在自然衰變中能放出比一般物質大得多的能量,而且衰變時間很長,如1克鐳在衰變中放出的能量比1克木柴在燃燒中放出的能量大60多萬倍,其衰變時間長達1萬年。因此,核電池的能量大,體積小,可以長時間使用。這也就是選用它做起搏器能源的主要原因。
核電池在外形上與普通干電池相似,呈圓柱形。在圓柱的中心密封有放射性同位素源,其外面是熱離子轉換器或熱電偶式的換能器。換能器的外層為防輻射的屏蔽層,最外面一層是金屬筒外殼。
核電池還有個受人喜愛的倔脾氣,就是它在衰變時放出的能量大小、速度,不受外界環(huán)境中的溫度、化學反應、壓力、電磁場等的影響。因此,它以抗干擾性強和工作準確可靠而著稱,成為電池家族中的佼佼者。
即使過去移植別人的心臟來救人是可能的,但總不是太理想。因為,同心臟失效和損壞的人數(shù)相比,能夠捐贈合適心臟的人太少了。此外,身體具有排斥異己組織的傾向。所以,許多心臟移植手術只是暫時取得成功。成千上萬的人們可以求助于一種大量生產(chǎn)的機械心臟,這種機械心臟是身體所能容受的。使用某些不會激起身體排斥機能的材料來制造長壽耐用的機械泵,這在技術上是可行的,而且已經(jīng)研制成了幾種型號。它的一個主要問題是動力來源問題。你不能把人連上電線,用插銷插到110伏交流電插座上;也不能為此而接上蓄電池。金屬線通過皮膚導入心臟,將成為一種不能忍受的刺激源,成為導致感染的通道。所以,心臟泵壓動力的供應源也應當像心臟起搏器的放射性同位素熱電發(fā)生器那樣完全植入體內,而不直接靠近外部環(huán)境。
登上火星
核電池動力之源
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