ידענים: אנרגיה גרעינית | סביבה ואנרגיה

מאת 13 בינואר 2017 אין תגובות

חוקרים בריטיים הציגו לאחרונה פיתוח חדש שמבקש לצמצם את בעיית הפסולת הגרעינית בעולם: יהלומים מלאכותיים קטנים שיכולים לספק אנרגיה למכשירים חשמליים במשך אלפי שנים

יהלום. למרבה הצער, הסוללה החדשה לא תהיה יפה כל כך. Cory Schmitz

יהלום. למרבה הצער, הסוללה החדשה לא תהיה יפה כל כך. מקור: Cory Schmitz

מאת ליאור ממון, זווית – סוכנות ידיעות למדע ולסביבה

על מה אתם חושבים כשאתם שומעים את צמד המלים ״יהלומים לנצח״? לכאורה מדובר במשפט שמביע הצהרת אהבה רומנטית המגולמת בדמותה של אבן מלוטשת, בפועל זו היתה סיסמת קופירייטינג מבריקה שנועדה להיפטר מכמות נכבדה של יהלומים שנכרו באפריקה בשנות הארבעים של המאה הקודמת. גם סוללות היהלום שפיתחו מומחים מאוניברסיטת בריסטול הן דרך יצירתית להיפטר מחומר שמצטבר במעמקי האדמה, אלא שבמקרה הזה נדמה שהתכלית חיובית הרבה יותר מאשר קידום מכירות לאבנים יפות, בעיקר משום שהחומר שממנו רוצים להיפטר הוא פסולת רדיואקטיבית מוטמנת.

ייצור חשמל באמצעות כורים גרעיניים נחשב לידידותי יחסית לסביבה, בעיקר משום שכמות גזי החממה הנפלטת בתהליך היא נמוכה יחסית לצורות אחרות של ייצור חשמל, כגון שריפת פחמן, גז טבעי או דלק. עם זאת, הפסולת הגרעינית, תוצר לוואי של תהליכים שמתרחשים בכור, היא שהופכת את תהליך הביקוע למזיק לסביבה ואף למסוכן.

הפתרון הרווח כיום לבעיית הפסולת הגרעינית הוא הטמנה בתת הקרקע על מנת לבודד אותה מהסביבה עד שתחדל להוות איום לביטחון ובריאות הציבור, כאשר הרדיואקטיביות שלה תדעך. תהליך הדעיכה עשוי להימשך אלפי שנים, ולעתים אף מיליוני שנים (תלוי בסוג החומר הרדיואקטיבי). הטמנה אמנם מרחיקה את הפסולת מהעין, אך הסכנה שהיא מהווה נותרת בעינה גם כשהפסולת נמצאת מתחת לפני השטח. דליפה כתוצאה מקורוזיה, רעידות אדמה, התרסקות מטוס או פעולת טרור, היא סכנה ממשית, שעשויה לגרום לזיהום סביבתי חמור. בנוסף, הפסולת הרדיואקטיבית מייצרת חום רב, וקיימת אי ודאות בנוגע להשפעת החום והקרינה על סביבתם התת קרקעית. הבעיה מחריפה לנוכח העלייה המתמדת בכמות הפסולת המיוצרת, הנפח הרב שהיא תופסת, מחסור במאגרי הטמנה נגישים, והעדר תכנית חלופית ממשית לטיפול בבעיה ברוב מדינות העולם.

פחמן מלאכותי

קבוצת החוקרים ממכון קבוט שבאוניברסיטת בריסטול הציגו לאחרונה דרך מקורית להפוך את הפסולת הגרעינית למקור אנרגיה מסוג חדש. איך זה עובד? האורניום הרדיואקטיבי, הדלק של הכורים הגרעיניים, נשמר בתוך ליבה שעשויה לוחות גרפיט. תפקידם של לוחות הגרפיט הוא להאט את תנועתם המהירה של הנויטרונים, כך ששרשרת הריאקציות הגרעיניות תוכל להתרחש כראוי. בתהליך זה, חלק מהפחמן שבגרפיט סופג נויטרונים והופך לצורתו הרדיואקטיבית של הפחמן – C14. קבוצת המחקר מצאה שרוב הפחמן הרדיואקטיבי מתרכז בחלקם החיצוני של לוחות הגרפיט, ולכן ניתן להסירו ביעילות על ידי חימומם של הלוחות והפיכתו של הפחמן 14 לצורתו הגזית. החימום והסרת הגרפית הרדיואקטיבית מפחיתים את הרדיואקטיביות של לוחות הגרפיט כך שמידת הסכנה שהם מהווים לאדם ולסביבה פוחתת משמעותית.

החידוש הוא שבאמצעות דחיסה בלחץ נמוך ובטמפרטורות גבוהות ניתן ליצור מהפחמן הגזי "יהלום" פחמן מלאכותי, שנטען באנרגיה מעצם קרבתו למקור רדיואקטיבי. יהלומים אלה מסוגלים לייצר זרם חשמלי נמוך בעצמם. למען גילוי נאות, הדמיון בין סוללות היהלום ליהלומים בצורתם הטבעית מתבטא בקשרים שבין אטומי הפחמן, ולא בצורה המלוטשת המוכרת מחנויות התכשיטים. ולמקרה שתהיתם האם כל הסיפור הזה בטוח, היהלום מכוסה בשכבת הגנה של יהלום שאינו רדיואקטיבי, שמונעת את זליגת הקרינה לסביבה. לטענת החוקרים היהלום מסוכן לסביבתו "בערך כמו בננה”.

צריכת אנרגיה נמוכה

מלבד העובדה שהזרם החשמלי המיוצר לא דורש חלקים נעים או תחזוקה שוטפת, ואין לו פליטות מזיקות, היתרון העיקרי של הסוללה היא תוחלת החיים הארוכה מאוד שלה. כיוון שזמן הדעיכה של פחמן 14 הוא ממושך ביותר, הסוללה היא כמעט ״נצחית״, לפחות במונחים של בני האדם. לטענת החוקרים, הסוללה תמצה מחצית מכוחה ההתחלתי בתוך 5,730 שנה. סוללת היהלום אמנם תחזיק מעמד הרבה אחרי שהשפן של אנרג׳ייזר ישבוק חיים, אך למרבה הצער, הספק האנרגיה שלה ליום נמוך משמעותית מסוללה רגילה ולכן השימוש בה בשלב זה יתאפשר רק במכשירים קטנים, או בעלי צריכת אנרגיה נמוכה. לשם המחשה, סוללת AA סטנדרטית מספקת אנרגיה של 1400 ג׳אול ליום, בעוד שסוללת היהלום מסוגלת לייצר רק 15 ג׳אול ליום. ייתכן ובעתיד יצליחו לרכז את הפחמן הרדיואקטיבי יותר, ובכך לשפר את עוצמת הסוללה.

סוללות היהלום אמנם לא יעלימו את בעיית אחסון הפסולת הרדיואקטיבית לחלוטין, מכיוון שהן מיוצרות רק מלוחות גרפיט רדיואקטיביים ולא מסוגים נוספים של פסולת כגון דלק גרעיני משומש. אך למרות זאת, טוען ד״ר דניאל מדר, יועץ מדעי בתחום האנרגיה המתחדשת, מדובר בפתרון מבריק שעשוי לצמצם משמעותית את היקף הבעיה. נכון ל-2010 נפח לוחות הגרפיט בעולם הוא 250 אלף טון בקירוב, ומציאת מקום בטוח לאחסן אותם, שאינו בקרבת מקומות יישוב או באזור פעיל גיאולוגית, אינה משימה פשוטה.

סרטון של אוניברסיטת בריסטול שמציג את המחקר:

קוצב לב או חללית?

אז מה אתם הייתם עושים עם הסוללה הכי עמידה בסביבה? מוודאים שלעולם לא תצטרכו לדפוק על השלט בשביל להחליף ערוץ? שהסמרטפון שלכם יעבוד לנצח? או אולי שהמזגן לא יישאר תקוע על 16 מעלות צלסיוס כשבעצם כבר ינואר? קבוצת המחקר כיוונה לשימושים שונים מעט. המחקר כלל הצעות לעשות שימוש בסוללה החדשה במקרים שבהם החלפת הסוללה בצורתה הקונבנציונלית היא מסובכת, כמו בלוויינים ובמעבורות חלל, או במקרים שבהם נדרש אורך חיים ארוך במיוחד של סוללה, למשל בקוצבי לב.

קבוצת המחקר צופה שלסוללה כזאת יהיו שימושים רבים נוספים והיא אף פונה לציבור כדי לקבל הצעות מקוריות בטוויטר.

הוספת תגובה

  • (will not be published)