# מדענים בארה"ב עשו צעד חשוב לקראת היתוך גרעיני מבוקר

> כדי ליצור היתוך גרעיני במעבדה, יש למצוא דרכים לקרב את האטומים זה לזה, באופן שיאפשר להתגבר על הדחייה ביניהם. שיטה אחת היא באמצעות מגנטים חזקים, שידחקו את האטומים זה אל זה. שיטה אחרת, הנראית כיום מבטיחה יותר עושה שימוש בלייזרים אנרגיה גרעינית, לא מה שחשבתם אין ספק שבעשורים הקרובים יצטרכו בני האדם לחולל שינוי ניכר בכל מה שקשור למקורות האנרגיה שלנו. דלקי המאובנים – פחם, נפט וגז טבעי – מתכלים…

- Canonical: https://www.hayadan.org.il/toward-controled-fusion1712138
- Author: איתי נבו, עורך אתר מכון דוידסון
- Published: 2013-12-17T00:12:50+02:00
- Modified: 2013-12-16T11:21:56+02:00
- Sections: אנרגיה גרעינית, פיזיקה קוונטית
- Topics: היתוך גרעיני, היתוך מבוקר, היתוך קר

## Article

כדי ליצור היתוך גרעיני במעבדה, יש למצוא דרכים לקרב את האטומים זה לזה, באופן שיאפשר להתגבר על הדחייה ביניהם. שיטה אחת היא באמצעות מגנטים חזקים, שידחקו את האטומים זה אל זה. שיטה אחרת, הנראית כיום מבטיחה יותר עושה שימוש בלייזרים אנרגיה גרעינית, לא מה שחשבתם אין ספק שבעשורים הקרובים יצטרכו בני האדם לחולל שינוי ניכר בכל מה שקשור למקורות האנרגיה שלנו. דלקי המאובנים – פחם, נפט וגז טבעי – מתכלים והולכים בקצב מואץ. מקורות האנרגיה המתחדשים – כמו אנרגיה סולארית, רוח ואשדות מים – עדיין רחוקים מאוד מלענות על הביקוש הגובר. בטווח הנראה לעין, אין ספק שהמקור היחידי שיוכל לספק את כמויות החשמל האדירות שדורשת האנושות הוא האנרגיה הגרעינית. האנרגיה המופקת כיום בפצצות גרעין, וגם בתחנות כוח גרעיניות, מתקבלת מביקוע גרעיני – היא משתחררת כשאנו מפרקים גרעין של אטום כבד, אורניום או פלוטוניום, לגרעינים קטנים יותר. ואולם, את אותה אנרגיה, ואולי אף רבה יותר, אפשר להפיק גם בתהליך ההפוך – מיזוג גרעינים של אטומים קטנים לגרעין אחד גדול. התהליך הזה מתרחש דרך קבע בשמש, שם מותכים אטומי מימן ליצירת גרעיני הליום. הוא מתרחש גם בפצצת מימן, המשחררת אנרגיה גבוהה בהרבה מזו של פצצה גרעינית רגילה. לתת כדי לקבל הבעיה העיקרית בהיתוך הגרעיני, שכדי לקיימו דרושים תנאי טמפרטורה ולחץ גדולים מאוד. גרעיני מימן מורכבים מפרוטונים – חלקיקים כבדים בעלי מטען חיובי. כשמקרבים שני גרעינים כאלה המטענים החיוביים דוחים זה את זה, וצריך להשקיע אנרגיה רבה כדי להתגבר על הדחייה. החום והלחץ בליבת השמש מספקים אנרגיה כזו, ובפצצת מימן נוצרים התנאים בזכות תגובה ראשונית של ביקוע גרעיני רגיל. אבל כשזה קורה – אין לנו שום שליטה על תהליך ההיתוך של גרעיני המימן. אחד האתגרים הגדולים של המדע והטכנולוגיה כיום הוא ליצור תהליך מבוקר של היתוך גרעיני, שיהיה אפשר לרתום אותו לייצור חשמל. הבעיה היא, שעד כה, כל הנסיונות לייצר אנרגיה בתהליך של היתוך מבוקר, דרשו השקעת אנרגיה גדולה בהרבה מהתפוקה שהתקבלה מההיתוך עצמו. כעת, מחפשים המדענים דרכים לייעל את התהליך, ולהפכו לכדאי. הצתה איטית כדי ליצור היתוך גרעיני במעבדה, יש למצוא דרכים לקרב את האטומים זה לזה, באופן שיאפשר להתגבר על הדחייה ביניהם. שיטה אחת היא באמצעות מגנטים חזקים, שידחקו את האטומים זה אל זה. שיטה אחרת, הנראית כיום מבטיחה יותר עושה שימוש בלייזרים. את השיטה הזו מוביל המכון האמריקני הלאומי להצתה (National Ignition Facility – NIF). במתקני המכון מכוונים 192 אלומות לייזר רבות עוצמה, אל כדורית אחת זעירה, כמילימטר אחד קוטרה – המכילה אטומים של מימן. ליתר דיוק היא מכילה צורות ייחודיות של מימן, המכונות דאטוריום וטריטיום, שגרעיניהן כבדים יותר מן המימן הרגיל (אלה אטומי המימן שמהם מייצרים מים כבדים), וכוח הדחייה שלהם קטן יותר. כשהלייזרים מחממים את הכדורית לטמפרטורה גבוהה מאוד, נוצרים בתוכה תנאי לחץ המאפשרים את היתוך גרעיני המימן לגרעיני הליום. גרעיני ההליום נעים במהירות גבוהה סמוך לדופן הכדורית, ואת האנרגיה שלהם אפשר "לקצור" ולהמיר לחום. ואולם, אף על פי שהתהליך מתקיים, האנרגיה שמושקעת בלייזרים, גבוהה בהרבה מזו המתקבלת בסופו של דבר מהיתוך גרעיני בקנה מידה כזה. צעד קטן בעת האחרונה הגיעו מדעני ה-NIF להישג חשוב – גם אם ראשוני מאוד. בפעם הראשונה, התקבלה בתהליך אנרגיה גבוהה מזו שחיממה את הכדורית עצמה. עם זה יש לשים לב כי התפוקה היתה גבוהה במידה ניכרת מזו שהגיע אל הכדורית, אך עדיין קטנה עשרות מונים בהרבה מזו שהושקעה בתהליך כולו. "בפעם הראשונה הודגם שם חימום באמצעות חלקיקי אלפא (גרעיני הליום)", מסביר פרופ' אריה ציגלר מהאוניברסיטה העברית, שההתקדמות הוצגה בעת האחרונה בכינוס שארגן בירושלים. "ביום מן הימים יש לתהליך הזה פוטנציאל גבוה מאוד להגיע לתפוקת אנרגיה גבוהה. היתרון הגדול שלו, הוא השימוש בחלקיקים כמו דאוטריום וטריטיום שהם נפוצים מאוד, זולים יחסית, ולא נראה שהם עומדים להתכלות בעתיד הנראה לעין". לתהליך ההיתוך הגרעיני יש עוד כמה יתרונות גדולים על פני הביקוע, ובעיקר – הוא אינו צורך חומרים נדירים כמו אורניום ופלוטוניום, שתהליכי הפקתם והעשרתם יקרים מאוד, והוא פולט הרבה פחות קרינה רדיואקטיבית, לכן בטוח מאוד לשימוש. ואולם, גם האופטימיים ביותר מסכימים שעוד יידרשו שנים ארוכות לשכלול התהליך במידה כזו שיהיה יעיל מבחינה אנרגטית, וכדאי מבחינה כלכלית. אבל גם המסע הארוך הזה יורכב מצעדים קטנים, ולפחות אחד מהם נעשה בהתקדמות האחרונה.