סיקור מקיף

רעיונות שישנו את העולם: היתוך קל

אחרי עשרות שנים של השקעה עצומה אך התקדמות מועטה, חלק מחוקרי ההיתוך הגרעיני משנים גישה/דייוויד ביילוֹ

אב-טיפוס של מערכת דחיסה לכור של חברת General Fusion. המתקן הסופי ישתמש ב-200 בוכנות בכדי לדחוס פלזמה בתוך הכדור שבמרכזו. (באדיבות General Fusion)
אב-טיפוס של מערכת דחיסה לכור של חברת General Fusion. המתקן הסופי ישתמש ב-200 בוכנות בכדי לדחוס פלזמה בתוך הכדור שבמרכזו. (באדיבות General Fusion)

הכתבה התפרסמה באישור סיינטיפיק אמריקן ישראל ורשת אורט ישראל

אולי אפשר להאשים את התומכים בייצור אנרגיה באמצעות היתוך גרעיני באופטימיות מופרזת, אבל אי אפשר להאשים אותם בכך שהם חושבים בקטן. היתוך (או מיזוג) גרעיני הוא תהליך שבו שני יסודות כימיים מתמזגים, או "מותכים" זה בזה, ויוצרים יסוד שלישי, אחר. בתהליך מומרת מקצת המסה הראשונית של היסודות לאנרגיה הנפלטת החוצה. זהו התהליך המספק אנרגיה לשמש שלנו ולכל כוכב אחר ביקום. וכמו הכוכבים, גם הפרויקטים שבהם מנסים להפיק אנרגיה מהיתוך גרעיני הם גרנדיוזיים. למשל, הכור התרמו־גרעיני הניסיוני הבין־לאומי

ITER) שקונסורציום של שבע מדינות בונה בצרפת. הכור הזה, שעלותו 21 מיליארד דולר, הוא מסוג הידוע בשם טוקמק (Tokamak) שבו מגנטים מוליכי-על יכלאו פלזמה שתהיה צפופה וחמה דיה ליצירת היתוך. כשתסתיים העבודה על כור ההיתוך הזה, משקלו יהיה 23,000 טונות, פי שלושה יותר מאשר מגדל אייפל. מתקן ההצתה הלאומי האמריקני (NIF), שהוא המתחרה העיקרי של ITER, מסובך לא פחות: הוא משדר 192 קרני לייזר לעברה של כדורית מתכת קטנה עד שהיא מגיעה לטמפרטורה של 50 מיליון מעלות צלזיוס וללחץ של 150 מיליארד אטמוספרות.

ואולם, על אף כל עוצמתם של המתקנים הניסיוניים האלה, תחנת כוח גרעינית שתתבסס על עקרונות הפעולה של ITER או של NIF ושתצליח באמת להפיק אנרגיה רחוקה מאתנו עשרות שנים. משום כך דור חדש של מדענים מנסה גישה אחרת: ללכת בקטן. הסוכנות האמריקנית למחקר אנרגיה מתקדם (ARPA-E) השקיעה ב-2015 כמעט 30 מיליון דולר בתכנית להאצת המחקר בחימום פלזמה וייצובה במחיר נמוך. התכנית הקרויה ALPHA כוללת תשעה פרויקטים קטנים וזולים באופן יחסי במטרה ליצור היתוך. לדוגמה, אחד הפרויקטים מבין התשעה הוא של חברה מן העיר טאסטין שבקליפורניה המתמחה בטכנולוגיות היתוך בהאצה מגנטית. הטכנולוגיה שלהם "צובטת" את הפלזמה בעזרת זרם חשמלי עד שהפלזמה נעשית צפופה דיה ליצירת היתוך. לגישה הזאת ליצירת היתוך יש היסטוריה עשירה: מדענים במעבדת המחקר הלאומית האמריקנית בלוס-אלמוס השתמשו בטכניקת הצביטה ב-1958 כדי ליצור את תגובת ההיתוך היציבה הראשונה במעבדה.

גם חברות שאינן קשורות לתכנית ALPHA מפתחות גישות חלופיות ליצירת היתוך. חברת General Fusion, שממוקמת בקולומביה הבריטית שבקנדה, בנתה מתקן שמעביר גלי הלם דרך מתכת נוזלית כדי ליצור היתוך. חברה ששמה Tri Alpha Energy בונה כור היתוך המבוסס על התנגשות אלומות חומר. אורך הכור 23 מטרים בלבד והוא מטיח אלומות של חלקיקים טעונים זו בזו. ולבסוף, ענקית אמצעי הלחימה לוקהיד מרטין הודיעה שהיא עובדת על כור היתוך מגנטי שגודלו כגודל מכולה. לטענת החברה, הכור יהיה מוכן לשיווק מסחרי בתוך כעשור.

תמונת אב-טיפוס של מערכת דחיסה לכור של חברת General Fusion. קרדיט: General Fusion
אב-טיפוס של מערכת דחיסה לכור של חברת General Fusion. המתקן הסופי ישתמש ב-200 בוכנות בכדי לדחוס פלזמה בתוך הכדור שבמרכזו. (באדיבות General Fusion)
סקירה של הישגי המחקר בהיתוך גרעיני עד כה יכולה להביא לספקנות לגבי מידת ההצלחה הצפויה של כל הפרויקטים האלה. אבל אם אפילו אחת מן הגישות החדשות האלה תצליח לייצר אנרגיה נקייה וללא פסולת רדיואקטיבית, באבחה אחת ייפתרו בעיות כמו עוני אנרגטי ושינוי האקלים.

הערת העורכים: בדצמבר 2015 הופעל לראשונה במכון מקס פלנק לחקר פלזמה בגרמניה מתקן ניסויי נוסף, שאינו מוזכר בכתבה, Wendelstein 7-X שמו, המבוסס על גאומטריה מגנטית ייחודית בשם Stellarator.

8 תגובות

  1. אתם אולי לא יודעים אבל היתוך קר הוא כבר עובדה מוגמרת – הממציא אנדריאה רוסי כבר הוכיח בצורה מדעית, בפיקוח בלתי תלוי, כבר 3 פעמים (!!) שהתהליך קיים ומייצר אלף מונים יותר אנרגיה יחסית לזו המושקעת בו:
    http://www.emetaheret.org.il/tag/%D7%90%D7%A0%D7%93%D7%A8%D7%99%D7%90%D7%94-%D7%A8%D7%95%D7%A1%D7%99/

  2. אם זה אכן יצליח העלות של הקמת כור כזה תישאר בסביבות המיליארדים והטכנולוגיה צפויה להיות מטורפת. מה גם שעדיין אין שום מושג על הבטיחות של הכורים הללו. בו בזמן יש פתרונות גרעיניים בטוחים יותר מכורי המים הקלים שקיימים היום. הפתרון הזה הוא Molten Salt Thorium Reactor – כור של מלח מותך לביקוע תוריום.

  3. יש לנפט רק חיסרון אחד "קטן". הוא הופך את הכוכב שלנו ללא ראוי למגורי אדם. חייבים התערבות ממשלתית. מערכת מיסוי מעודדת אנרגיה חלופית. ולא לחשוב שעומד להגיע פתרון קסם

  4. גם אם יצליחו באחת השיטות עדיין אין מה לחגוג.
    זה שחומר הגלם ( מימין ) קיים בשפע עדיין לא אומר שהעלות אפסית. כל השיטות ינצלו כנראה חלק קטן מאוד מהאנרגיה. מלבד זה לא ברור השחיקה ועלות הבניה גם של הפרויקטים האופטימיים ביותר. בקיצור לא כדי להפסיק להשקיע באנרגיה ירוקה והחיסכון באנרגיה. כנראה לפחות עד סוף המאה הכי משתלם כלכלית יהיה לשאוב נפט מהאדמה. זה מכיל המון אנרגיה גם לנפח וגם למשקל, קל לשינוע (נוזלי שזה אידאלי לאומת פחם שהוא מוצק או מימין שהוא גז), זול לייצור (רק צריך לשאוב). ויש ניסיון של שנים בטכנולוגיית המרת אנרגיה של הנפט (מנועי בערה פנימי וסילון). למעשה המחיר של הנפט היום זה בעיקר תוצאה של ביקוש ויצירת חוסר מכוון. אם באמת יצליחו לפתח משהו חלופי ( ירוק/גרעיני/היתוך) היצרניות נפט יוכלו פשוט להוריד את המחיר (באופן זמני או קבוע). מחיר השאיבה כל כך נמוך כך שיש עוד הרבה לרדת.

  5. לאסף
    לדעתי הכוונה במושג "היתוך קל" היא למצוא את השיטה הקלה והזולה ביותר,
    לביצוע היתוך שיהיה גם ניתן לבקרה.
    כנראה שהרעיון הוא לעזור במימון לחברות פרטיות, לחקור שיטות שונות להשגת התהליך, ולא להתרכז במחקר בודד, גדול ויקר, של תהליך אחד, שממילא לא מתקדם לכדי מתקן מעשי להפקת אנרגיה.

  6. לא הבנתי מה זה היתוך קל? לפי הידוע לי יש היתוך גרעיני כמו זה שקורה בכוכבים וכורים גרעיניים ותיאוריה שמדברת על היתוך קר בטמפרטורת החדר (לא מה שמתואר כאן)

  7. וישראל מחוץ למשחק,וחבל! ולא רק בהיתוך הגרעיני,גם במחקרי גרעין-והפקת אנרגיה,המתקנים מיושנים. לדרום קוראה,ואפילו אירן יש כורים קטנים(ניסיוניים) להיתוך גרעיני,מהתכנולוגיה הרוסית-שנבדקת גם בפרויקט איתר ,הצרפתי.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן