פריצת הדרך של ההיתוך הגרעיני בהקשר

בחודש שעבר מתקן ההצתה הלאומי במעבדה הלאומית לורנס ליברמור (LLNL) בקליפורניה הודיע פריצת דרך משמעותית בחקר ההיתוך הגרעיני. מאז, מספר אנשים שאלו אותי מה המשמעות של פריצת הדרך הזו באמת.

ראשית, בואו נדון בכמה יסודות של היתוך גרעיני. תחנות הכוח הגרעיניות של היום מבוססות על ביקוע גרעיני, שהוא פיצול של איזוטופ כבד כמו אורניום-235 לשני איזוטופים קטנים יותר. (איזוטופים הם רק צורות שונות של אלמנט).

במילים פשוטות, ביקוע גרעיני הוא כמו ירי של כדור זעיר במרכז האיזוטופ, מה שגורם לו להיות לא יציב ולהתפצל. כאשר הוא מתפצל, הוא משחרר כמות עצומה של אנרגיה (מסה ואנרגיה קשורות במשוואה המפורסמת של איינשטיין E = Mc²). לאחר מכן ניתן להפוך את האנרגיה הזו לחשמל.

עם זאת, אחת ההתנגדויות העיקריות לביקוע גרעיני היא שתוצרי הלוואי של הביקוע הם רדיואקטיביים מאוד, ורבים מהם מאריכים ימים. במילים אחרות, הם מהווים סכנת חיים אלא אם כן מטופלים כראוי. תוצרי הלוואי הרדיואקטיביים הללו הם הסיבה שחלקם מתנגדים לכוח גרעיני.

היתוך גרעיני, שהוא מקור הכוח לכוכבים כמו השמש שלנו, שונה. עם היתוך, אתה מאלץ איזוטופים קטנים יותר יחד ליצור איזוטופים גדולים יותר. בדרך כלל זה כרוך בשילוב איזוטופים של מימן - היסוד הקטן ביותר - ליצירת הליום. תגובה זו משחררת אפילו יותר אנרגיה מתגובת הביקוע, אך חשוב מכך היא אינה מייצרת תוצרי לוואי רדיואקטיביים ארוכי טווח. לכן היתוך גרעיני נקרא לעתים קרובות "הגביע הקדוש" של ייצור האנרגיה.

אז מה הבעיה? איזוטופי מימן קטנים אלה עמידים מאוד בפני התמזגות. נדרש לחץ עצום וטמפרטורות גבוהות (כפי שיש בשמש) כדי לאלץ אותם להתמזג. זה שונה מאוד מביקוע גרעיני, שמתרחש בקלות יחסית. לפיכך, למרות שניתן להשיג היתוך בנשק גרעיני, חוקרים השקיעו עשרות שנים בניסיון ליצור תגובת היתוך מבוקרת שתוכל לשמש לייצור אנרגיה.

במהלך השנים הוכרזו "פריצות דרך" רבות. זה שהוכרז בחודש שעבר היה שלראשונה, מדענים הוציאו יותר אנרגיה מתהליך ההיתוך ממה שהיה עליהם להשקיע. מאמצים קודמים שהשיגו היתוך דרשו יותר תשומות אנרגיה מאשר תגובת ההיתוך שנוצרה.

אז זה כן מסמן פריצת דרך משמעותית. אבל עד כמה אנחנו קרובים לפיתוח כורי היתוך מסחריים?

הנה אנלוגיה שהשתמשתי בה כדי לשים אותה בהקשר. היו אבני דרך רבות בדרך לנסיעות חברות תעופה מסחריות. האחים רייט טסו בטיסה המוצלחת הראשונה בהיסטוריה בדצמבר 1903. יעברו עוד 16 שנים לפני הטיסה הטרנס-אטלנטית הראשונה. אבל, מטוס הנוסעים המסחרי הראשון שזכה להצלחה רבה, הבואינג 707 לא יוצג עד 1958.

הבדיחה ארוכת השנים הייתה תמיד שהיתוך גרעיני מסחרי נמצא במרחק של 30 שנה. במציאות, זה פשוט אומר שאנחנו עדיין לא יכולים לראות את המסלול המלא להגיע לשם. פריצת הדרך האחרונה היא בהחלט אבן דרך בדרך להיתוך גרעיני מסחרי. אבל אולי אנחנו עדיין במרחק של 30 שנה מלראות מימוש מסחרי של היתוך גרעיני.