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核电池动力之源

  普通电池之所以不能用,是因为根据身体的活动情况,一台心脏泵需要10到15瓦的电力。要在没有日光的地方长时间工作,而又要重量轻,运行可靠,这样的动力装置只有使用核燃料。

钚-238原子图象  整个核动力心脏泵压系统中有一台发动机,它使泵开动运转。发动机有好几种类型,都是由产生热量的放射性同位素来驱动的。燃料是钚-238。

  蒸汽发动机和斯特林发动机把它们接受到的不到一半的热,转变成泵的机械动力。余下的热,15到20瓦,连同由于机械损失所生的热,必须以某种方式从身体中排出去。传导到身体表面是行不通的。但是身体本来就具备十分精巧的排弃废热的固有系统,也就是循环系统。废热归入血流中去。然后通过毛细管带到身体表面。当然,病人的体温可能稍稍升高;但这总比没有心脏好。所以,在心泵动力供应中,最后的组件是一个内部热交换器,它把废热传送到血流中去。

  心脏是强劲有力的器官。按照瓦特数衡量,它足以同一盏写字台荧光灯相比拟。从工程角度看,它简直是一台令人敬佩的了不起的发动机,要照它的样子机械地复制出来,需要很高的工艺技巧、发明天才和丰富的想象力。一个成年人的心脏,在正常坐定不动的情况下,泵压血液的功率约为5瓦。在睡着时,因为身体新陈代谢减弱了,可能下降到2瓦。一个运动员,在运动中达到最大输出功率时,可能需要从他的心脏提供15瓦动力。人体心脏的功率水平,能适应负荷的大幅度变动;它的效率是那么高,以致任何人造装备,都远远无法与之相匹敌。更为突出的是,心脏和血管系统能自动地调节到所需的功率,而不要等它的主人作出任何有意识的努力。这些属性的某些方面——不是全部——我们必须在人造心脏中加以模拟复制。

  按理想情况要求,人造心脏的放射性同位素动力源,应当不使它的容受者受到任何辐射照射。实际上,这是不可能的。但是,所接受的辐射水平可以小到尽可能安全的程度,使它不致于抵销人造心脏使生命得到延长的效果。无疑地,这类机械在广泛应用过程中,还会生出新的更复杂的问题。例如,人们接近带有核动力人工心脏的人,是否也会受到小量辐射照射的问题。这在管理应用这类装置时,我们也必须考虑到。

  我们还必须指出,钚-238现在还是相当稀少而昂贵的物质。因为钚-238的供应量有限,这种可能成功的核动力人造心脏,今天还不能拯救所有需要新心脏的数以千万计的病人。最新设计的钚动力人造心脏,需要大约30瓦热功率,这相当于60克钚-238。

长寿命的核电池  核电池上天入海

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