משרד האנרגיה האמריקני מתכנן להודיע היום (ג') על "פריצת דרך מדעית גדולה" במעבדה הלאומית לורנס ליברמור, אחד מכמה מוקדים ברחבי העולם שבהם חוקרים מנסים לפתח אפשרות להפיק אנרגיה מהיתוך גרעיני.
- שנה לשיגור ג'יימס ווב: התגליות והפוטנציאל
- עיר-אובות: היישוב שנוסד על ידי חרדים משיחיים מארה"ב הוקם כעת מחדש
לטכנולוגיה כזו יש פוטנציאל להאיץ את המעבר של כדור הארץ מדלקים מאובנים, התורמים העיקריים לשינוי אקלים, לאנרגיה מתקיימת. מדענים מנסים מזה שנים רבות להתגבר על האתגרים בדרך להיתוך גרעיני, שלעיתים היו קשים ומורכבים.
אבל מה זה בדיוק היתוך גרעיני, ומהם הקשיים בדרך להפיכתו למקור אנרגיה זול ונטול פחמן? להלן מורה נבוכים להדיוט.
מה זה היתוך גרעיני?
שאו את מבטכם לשמיים וראו, זה קורה ממש מעליכם: תגובות היתוך גרעיני מניעות את השמש וכוכבים אחרים.
התגובה מתרחשת כאשר שני גרעינים קלים מתמזגים ויוצרים גרעין אחד כבד יותר. מכיוון שהמסה הכוללת של אותו גרעין בודד קטנה מהמסה של שני הגרעינים המקוריים, המסה שנותרה היא אנרגיה שמשתחררת בתהליך.
במקרה של השמש, החום העז שלה – מיליוני מעלות צלזיוס – והלחץ שמפעיל כוח הכבידה מאפשרים לאטומים שאחרת היו דוחים זה את זה להתמזג.
מדענים הבינו זה מכבר כיצד פועל היתוך גרעיני מבחינה טכנית, וניסו לשכפל את התהליך על פני כדור הארץ עוד בשנות השלושים. המאמצים הנוכחיים מתמקדים באיחוד זוג איזוטופי מימן – דאוטריום וטריטיום. לפי משרד האנרגיה, השילוב הזה משחרר "הרבה יותר אנרגיה מאשר רוב תגובות ההיתוך" ודורש פחות חום כדי לבצע את התהליך.
כמה טכנולוגיה כזו שווה?
דניאל קמן, פרופסור לאנרגיה וחברה באוניברסיטת קליפורניה בברקלי, אמר כי היתוך גרעיני מציע מקור "בלתי מוגבל" לאנרגיה אם ניתן להפוך את הטכנולוגיה לכדאית מסחרית. האלמנטים הדרושים זמינים במי ים. קמן הסביר שבניגוד לביקוע גרעיני, התהליך הזה אינו מייצר פסולת רדיואקטיבית.
מה בדיוק מנסים המדענים לעשות?
אחת הדרכים שבהן מדענים ניסו לשחזר את תהליך ההיתוך גרעיני כוללת מה שנקרא טוקאמק – תא ואקום עגול שמשתמש במגנטים רבי עוצמה כדי להפוך דלק לפלזמה בחום עצום (בין 150 מיליון ל-300 מיליון מעלות צלזיוס) שבה עשוי להתרחש תהליך היתוך.
מעבדת ליברמור משתמשת בטכניקה אחרת: חוקרים יורים לייזר בעל 192 קרניים לעבר קפסולה קטנה מלאה בדלק דאוטריום-טריטיום. המעבדה דיווחה כי ניסוי מאוגוסט 2021 הפיק 1.35 מגה-ג'ול של אנרגיית היתוך – החזר של כ-70 אחוז מהאנרגיה שנורתה לעבר הקפסולה. במעבדה הוסיפו כי כמה ניסויים שבוצעו לאחר מכן הראו ירידה בתוצאות, אך החוקרים חשבו שהם זיהו דרכים לשפר את איכות קפסולת הדלק ואת הסימטריה של הלייזרים.
"התכונה החיונית ביותר בהפיכת היתוך מתיאוריה למציאות מסחרית היא שתפוקת האנרגיה תעלה על זו שמשקיעים בתהליך", הסביר קמן.
