Ядерный киборг

Ядерный киборг

Опубликованный в 1978 году фантастический роман «Сердцебиение» Юджина Донга повествует о вживлении искусственного сердца, работающего на радиоактивном плутонии. Эксперимент удался, операции по имплантации продолжились. Но самого первого пациента похитил террорист, угрожая распылить в воздухе плутоний из его сердца и погубить тысячи человек.

В США с 1967 по 1977 год реализовывались две исследовательские программы по созданию полностью автономного механического сердца с атомным источником энергии. Ученые до сих пор утверждают, что технологически проект был вполне осуществим, однако помешали социальные и политические разногласия. Роман «Сердцебиение» сыграл в этом не последнюю роль.

Разработку искусственного органа правительство США поручило Национальному институту сердца и Агентству по атомной энергетике. Предполагалось сформировать общий проект, однако этого сделать не удалось. Национальный институт сердца планировал создать атомное сердце в два этапа: сначала — механический насос без источника питания, затем — с автономным атомным источником питания. Агентство по атомной энергетике намеревалось сразу изготовить орган с плутонием. Разногласия между организациями были политического характера. Институт действовал в интересах администрации президента Линдона Джонсона, обещавшего американцам действующую систему искусственного сердца. Автономности можно было добиться позднее. В агентстве с этим подходом не соглашались.

Контракт на разработку искусственного сердца в 1971 году от агентства получили компании Westinghouse Electric и Philips. Первая осуществляла общее руководство проектом и создавала источник энергии, вторая занималась силовым агрегатом. В качестве основы для него выбрали двигатель Стирлинга. Это решение обусловливалось высоким КПД, подходящими размерами и низкими энергозатратами двигателя. Прототип искусственного сердца состоял из двух подсистем: с тепловым конвертером и насосом. Тепловой преобразователь питался от источника, представляющего собой РИТЭГ с 60 граммами плутония-238. В результате его распада выделялось тепло, нагревавшее газ, который от этого расширялся и толкал поршень насоса, перекачивавший кровь через сердце.

Распад плутония и продуктов реакции приводил к образованию альфа-частиц (ядер гелия). Для защиты от радиации и избыточного тепловыделения источник помещался в трехслойную металлическую оболочку из платины, родия и тантала. Внутренние стенки искусственного сердца содержали прокладки из каучукового пластика с текстурой из полиэфирных волокон. Это позволяло снизить свертываемость крови и риск эмболии или инсульта. В качестве источника радиоизотопов компания Philips также рассматривала прометий-147 и тулий-171, но выбрала плутоний-238 из-за его доступности, большого периода полураспада (87,7 года), низкой скорости эмиссии и высокой мощности (газовая машина Philips развивала 33 ватта).

Westinghouse Electric и Philips привлекли к сотрудничеству изобретателя аппарата искусственной почки Вилли Колффа. С его помощью были созданы биоматериалы насоса и гибкий приводной вал, соединяющий насос с преобразователем тепла. Насос состоял из двух желудочков, толкающих кровь в сторону выталкивающихся пластин при сжатии двух диафрагм. Для этого частота двигателя Стиргинга компании Philips была снижена с 1,8 тысячи до 120 оборотов в минуту.

Механический насос предполагалось имплантировать целиком вместо больного органа, а источник питания — разместить в брюшной полости. К 1972 году агентству по атомной энергетике и компании Westinghouse Electric еще не удалось создать достаточно компактные тепловой преобразователь и механический насос. Тем не менее достигнутые успехи воодушевляли, и на 1974 год были запланированы первые испытания на животных. Однако обогнали конкуренты из Национального института сердца.

В феврале 1972 года кардиохирург Джон Норман имплантировал элемент механического сердца больному сердечной недостаточностью теленку с целью временного поддержания его жизнедеятельности. Эта новость широко обсуждалась в США. Всего с 1972 по 1974 год Норман и его коллеги выполнили эксперименты с 15 телятами. Животные выживали в течение нескольких часов, а не дней, как планировалось, и погибали в результате кровоизлияний (из-за разрывов сердца) или повреждений внутренних органов. В дальнейшем Норман продолжил эксперименты с искусственным сердцем, но отказался от радиоактивных изотопов в качестве источников питания.

Искусственное сердце Норманна состояло, как и у Westinghouse Electric, из двух частей: теплового преобразователя и механического насоса. Насос, изготовленный из пластика и покрытый структурированным силиконом, присоединялся к верней части левого желудочка и отвечал за доступ крови в нисходящую грудную аорту. Работу насоса обеспечивало трехкилограммовое устройство, в том числе 0,7-килограммовый двигатель, питающийся 120-граммовым источником с плутонием-238. Все устройство должно было размещаться в брюшной полости животного. Двигатель с рабочей температурой 480 градусов Цельсия преобразовывал энергию радиоактивного распада в 52 ватта гидравлической мощности насоса.

В отличие от двигателя Стирлинга, в котором рабочее тело (воздух) никогда не изменяло свою фазу (оставалось в газообразном состоянии), в агрегате, разработанном компанией Thermo Electron Engineering, каждый цикл работы двигателя (сжатия и расширения) сопровождался испарением и конденсацией рабочего тела. По сути этот агрегат представлял собой обычный паровой двигатель. Несмотря на громоздкость конструкции, ее сторонники утверждали, что отсутствие в ней каких-либо клапанов и большого количества движущихся частей обеспечивает высокую надежность.

Отчет, опубликованный Норманном и представленный Конгрессу, отличался, как отмечают эксперты, поверхностностью и преувеличивал значение полученных результатов. Интерес к этой работе подогревали СМИ, регулярно публиковавшие материалы о случаях смерти людей от сердечной недостаточности, в том числе и в связи с дефектами работы кардиостимуляторов и других медицинских устройств. Большинство ученых сходятся во мнении, что проект Агентства по атомной энергетике (который не дошел до эксперимента с животными и тем более людьми) был по настоящему инновационным. Программа же Национального института сердца основывалась на примитивных технологиях, а ее популярность объясняется успешной PR-кампанией.

Главные затруднения, связанные с использованием плутония в системах искусственного сердца, объясняются предрассудками человека, а также дороговизной технологии. В конце 1970-х в кардиостимуляторах начали применять дешевые литиевые аккумуляторы, так что потребность в радиоизотопах отпала. Коллф с коллегами настаивал на необходимости экспериментов на людях. Оппоненты заявляли, что искусственное сердце слишком сложно и чревато ошибками. К середине 1970-х годов под натиском политиков и общественности Агентство по атомной энергетике свернуло работы по атомному сердцу. В 1977 году это же сделал Национальный институт сердца. Колфф вернулся к работе над старым пневматическим искусственным сердцем и добился в этом направлении большого прогресса.

Newsland.ru

Похожие новости:
Рассчитано оптимальное время для эвакуации после ядерного взрыва
Американский ученый Майкл Диллон из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса в Калифорнии, занимающийся атмосферными исследованиями, рассчитал оптимальное время, в течение которого люди должны добраться до надежного убежища в случае ядерного взрыва. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of The Royal ..
2014-01-20 1652 0 Разное, интересное
0
На базе ядерного института создадут научно-духовный центр
На базе Российского федерального ядерного центра (РФЯЦ) в городе Саров и Свято-Успенского мужского монастыря Саровской пустыни будет создан научно-духовный центр, который займется налаживанием отношений между церковью и научным сообществом. Об этом сообщается на сайте Московской патриархии. В ..
2013-07-1 1209 0 Разное, интересное
0
Названа причина чернобыльской катастрофы
Шведские ученые пришли к выводу, что во время аварии на Чернобыльской АЭС произошел слабый ядерный взрыв. Специалисты проанализировали состав изотопов ксенона в образцах, взятых на череповецкой фабрике по сжижению воздуха, и смоделировали метеорологические условия распространения продуктов ядерной реакции. Статья ..
2017-11-21 2170 0 Разное, интересное
0
Химики доказали неспособность нацистской Германии создать атомную бомбу
Радиохимики и физики из Европы и США представили научное доказательство того, что немецкие ученые в годы Второй мировой войны были крайне далеки от создания атомной бомбы. Анализ образцов урана 1940-х годов не показал никаких признаков самоподдерживающейся цепной реакции ..
2015-09-17 2481 0 Разное, интересное
0
Семипалатинский полигон. Фото.
Семипалатинский ядерный полигон являлся одним из двух основных ядерных полигонов СССР в 1949-1989 годы. За время своего существования полигон принес немало проблем живущим рядом с ним жителям, загрязнил значительные территории Казахстана и России, а также способствовал негативному ..
2014-06-28 38009 0 Разное, интересное
0
Армагеддон-2: план уничтожать астероиды ядерными взрывами
Министерство энергетики США и российская Государственная корпорация по атомной энергии «Росатом» недавно подписали соглашение о сотрудничестве в ряде областей – в частности, в области борьбы с распространением ядерного оружия, в области ядерных реакторов и в области защиты от астероидов. Следует сходу прояснить ..
2013-09-25 1264 0 Разное, интересное
0
Петрик как зеркало русской деградации
В свое время один литератор, всматриваясь в творчество Льва Толстого, увидел, что в нем отражается русская революция. И что вы думаете? Смело перейдя от умозрительных выводов к практической деятельности, социальный экспериментатор подтвердил правоту своих наблюдений - революция таки грянула! И мир до сих пор расхлебывает ее последствия. ..
2012-06-26 1329 0 Разное, интересное
0
Первая сетевая война
Мир вступил в эпоху кибернетических войн. По мнению министра обороны США Леона Панетты, не исключен "электронный Перл-Харбор". Спецподразделения для боевых действий в сетевом пространстве уже существуют во многих странах мира. Так, США создали U.S. Cyber Command еще в 2010 году, при этом активные разработки ..
2012-06-23 4046 0 Разное, интересное
0
Семь идей, которые могут изменить мир
1. Электрические самолёты Tesla. Prius. Volt. Недостатка в новых автомобилях, которые радикально снижают неблагоприятное воздействие на окружающую среду, нет. Авиапромышленность на протяжении многих лет последовательно улучшает топливную эффективность, но потенциал нынешних технологий уже почти исчерпан, и конструкторам, хотят они того ..
2013-01-31 1371 0 Разное, интересное
0
Реакторы на литии, как альтернатива ядерной энергетике
 Наверное, нет надобности говорить об известных проблемах современной ядерной энергетики, построенной на использовании ядерных реакций деления тяжёлых ядер – высокие риски, радиоактивные отходы, исчерпаемость запасов урана, спорность замкнутого топливного цикла, вопросы с выводом из эксплуатации отработавших ..
2015-10-18 3496 0 Разное, интересное
0
Изотоп Майдан-235
Эксперименты киевских властей с американским ядерным топливом для АЭС угрожают миру техногенной катастрофой. Как выясняется, мечта самоназначенных властей заполучить атомную бомбу отнюдь не столь фантастична, как может показаться на первый взгляд. Причем не одну, а сразу четыре. Именно ..
2014-04-27 1424 0 Разное, интересное
0
Подземные лодки: секретные разработки
Практически с самого начала своего существования человек хотел то подняться в небеса, то опуститься под землю, и даже достичь центра планеты. Однако все эти мечты воплощались лишь в фантастических романах и сказках: «Путешествие к центру Земли» Жюля Верна, «Подземный огонь» Шузи, ..
2013-02-11 1935 0 Разное, интересное
0
Пропагандистский миф о ядерной зиме
Рассматривая историю концепции «ядерной зимы», нам стоит отделить наши научные знания о климатических и погодных моделях, поражающих факторах ядерного взрыва и их влиянии на неживую и живую природу, строении современных ядерных боезарядов и практику их применения от массы популярных «страшилок», ..
2015-07-05 3957 0 Разное, интересное
0
Как мы начали бояться и разлюбили ядерную бомбу
Массовый страх перед ядерной войной и радиацией – сравнительно недавнее явление. Термин «радиофобия», как считается, возник в СССР лишь в 1987 году в ходе обсуждения общественной реакции на Чернобыль. Сама же радиофобия несколько старше. Этот очерк рассматривает ..
2015-12-14 1429 0 Разное, интересное
0
Сколково планирует сотрудничество с Китаем
Фонд «Сколково» заинтересован в привлечении крупных китайских компаний в качестве своих ключевых партнеров, заявила российским журналистам в Пекине вице-президент фонда, руководитель департамента по международным отношениям и связям с общественностью Седа Пумпянская. В ходе государственного визита в Китай президента ..
2012-06-9 1807 0 Разное, интересное
5