היתוך גרעיני וביקוע הם שניהם תהליכים פיזיקליים טבעיים המשחררים אנרגיה כתוצאה מאינטראקציה בין אטומים. האנרגיות הללו גדולות יותר מאלו של תגובות כימיות. בעוד היתוך וביקוע הם תופעות טבע שבלעדיהן החיים על פני כדור הארץ לא יכלו להתקיים, יישום מעשה ידי אדם של כוחות אלו הוא שמושך לרוב תשומת לב. השימוש או השימוש לרעה באנרגיה גרעינית בא להגדיר חלק גדול מהעולם המודרני שלנו, ויצר הבטחה ואיום באותה מידה.
מה זה ביקוע גרעיני
ג'ון הארפר / Getty Imagesבמילים פשוטות, ביקוע גרעיני הוא פיצול של אטום לשני אטומים או יותר בעלי משקל אטומי נמוך יותר. כאשר המסה הכוללת של האטומים הקטנים יותר קטנה מזו של האטום המקורי, ההפרש במסה הופך לאנרגיה. כפי שלימד אותנו איינשטיין עם המשוואה המפורסמת שלו E=mc2, כמות קטנה של מסה תהפוך לכמות גדולה של אנרגיה. הסיבה לכך היא פוטנציאל האנרגיה העצום הקשור בגרעין אטום.
fitbit 2 לעומת 3
ביקוע גרעיני בטבע
ביקוע גרעיני מתרחש באופן טבעי כל הזמן. יסודות כבדים כמו אורניום ותוריום עוברים ללא הרף ביקוע איטי וספונטני שיוצר רדיואקטיביות וחום. חום זה מחמם את קרום כדור הארץ ואת הליבה המותכת של כדור הארץ. הליבה המסתובבת מייצרת את השדה המגנטי המגן על כל החיים מקרינה קוסמית ושמש קטלנית. חום כתוצאה מהתפרקות רדיואקטיבית נחשב גם כמניע את טקטוניקת הלוחות.
פיזיקה אטומית מוקדמת
בשנת 1913, המדען הדני נילס בוהר המשיג את האטום כמעין מערכת שמש מיניאטורית, עם אלקטרונים המקיפים גרעין במקומות מוגדרים שהוא תיאר כקליפות. כאשר אלקטרון נע בין קונכיות, קרינה נפלטה או נספגה. ניסויים רבים נערכו בשנות ה-20 וה-30 כדי לחקור ולחדד את המודל האטומי עוד יותר.
פרויקט מנהטן
CUTWURLD / Getty Imagesעם ההבנה שהפצצת גרעין של אטום כבד בחלקיקים אנרגטיים יכולה להתחיל תגובת שרשרת, האפשרות של פצצה הפכה ממשית. ארצות הברית יזמה את פרויקט מנהטן, שהגיע לשיאו בהטלת פצצת האטום על הערים היפניות הירושימה ונגסקי.
שימוש בביקוע גרעיני לייצור כוח
egon69 / Getty Imagesבעוד שהפוטנציאל ההרסני של תגובת ביקוע היה ברור, היו יישומים מבטיחים יותר לעתיד. כמקור כוח, האנרגיה הגרעינית הייתה צפופה פי מיליוני מדלקים רגילים. תשומת הלב הופנתה לתכנון של כורי ביקוע בקנה מידה מסחרי. הראשון שנכנס לאינטרנט היה ב- Shippingport, פנסילבניה ב-1957 ויכול להפיק 60MWe.
ניהול פסולת גרעינית
lappes / Getty Imagesההתלהבות מכוח גרעיני הביאה להזמנת עשרות כורים במהלך העשורים הבאים, והגיעה לשיא של 107 כורים בארצות הברית עד שנת 1990. אמנם היו לה יתרונות רבים, אך הניסיון המעשי בהפעלת מתקנים אלה הדגיש גם בעיות חמורות. תוצרי הלוואי של הביקוע, במיוחד פסולת רדיואקטיבית ברמה גבוהה, עלולים להישאר מסוכנים למשך שנים רבות. תאונות גרעיניות כמו אלו באי Three Mile ב-1979 ובצ'רנוביל ב-1986, הוכיחו שאפילו הנדסה מתקדמת לא יכולה להפחית את כל הסיכונים הכרוכים בייצור כוח גרעיני ממקורות ביקוע.
אחת התשובות האפשריות לבעיה זו הייתה היתוך גרעיני. בתיאוריה, היתוך יכול לייצר כמויות גדולות אף יותר של אנרגיה מאשר ביקוע מבלי ליצור פסולת מסוכנת.
תאריך שחרור חדש של משחק fnaf
מה זה היתוך גרעיני?
היתוך גרעיני הוא ההפך מביקוע, בכך שהוא כרוך בהתמזגות של שני אטומים או יותר יחד ליצירת יסוד חדש וכבד יותר. האטום החדש שנוצר יכיל מעט פחות מסה מסכום האטומים ששימשו ליצירתו. המסה החסרה הופכת לאנרגיה. תפוקת האנרגיה של היתוך גדולה פי כמה מזו שהושגה בתהליך הביקוע. בעוד שההיתוך אכן מייצר כמה תוצרי לוואי רדיואקטיביים, הם קצרי מועד בהשוואה לביקוע.
היתוך גרעיני בטבע
LV4260 / Getty Imagesהדוגמה הטבעית הברורה ביותר של היתוך גרעיני היא השמש שלנו. החום והכבידה האדירים במרכז השמש גורמים ליסודות מימן להתמזג יחד בסדרה של אינטראקציות מורכבות ליצירת הליום, תוך הפקת כמויות אדירות של אנרגיה. השמש עוברת היתוך מימן-הליום זה כ-4.5 מיליארד שנים וצפויה להימשך לפחות עוד 5 מיליארד לפני שייגמר לה דלק המימן.
מאמצים להשגת היתוך גרעיני
השגת תגובת היתוך בר קיימא הייתה דרך סלעית הרבה יותר ממאמצי הביקוע של שנות הארבעים. זה נובע ממחסום מהותי שעומד בפני מהנדסים, שהוא איך להתגבר על הדחייה האלקטרוסטטית בין אטומים ולאלץ אותם להתמזג מבלי להוציא יותר כוח ממה שנצבר. בטבע, זה מושג במשטר של טמפרטורות גבוהות במיוחד, בסדר גודל של מיליוני מעלות. עשורים רבים ומיליארדי דולרים הוצאו ברחבי העולם, ועדיין לא ברור מתי, אם בכלל, תחנת כוח מתפקדת של היתוך גרעיני תופעל.
עתיד הכוח הגרעיני
zhongguo / Getty Imagesבעידן של מקורות כוח ניטרליים בפחמן, לאנרגיה גרעינית יכול להיות תפקיד. תכנונים חדשים של כורי ביקוע יכולים לעבד מחדש ביעילות פסולת רדיואקטיבית ולהשתמש בה כדי לייצר יותר חשמל. אולם היתוך גרעיני נותר הגביע הקדוש של ייצור החשמל. אם ניתן יהיה להשיג זאת, דאגות האנרגיה שלנו ייגמרו.