תהליכים גרעיניים מלאכותיים

מיזוג גרעיני

התהליך ההפוך לביקוע גרעיני הוא תהליך המיזוג הגרעיני (נקרא גם היתוך גרעיני). בתהליך זה מתמזגים הגרעינים של שניים או יותר אטומים קלים ליצירת גרעין מאוחד של אטום כבד יותר. גרעין אטום מסומן כקל או ככבד לפי המספר האטומי שלו המצביע על מספר הפרוטונים שבגרעינו.

המיזוג הגרעיני מתבצע כאשר מקרבים בכוח רב זה לזה את גרעיני האטומים הקלים.

מיזוג גרעיני

גם בתהליך המיזוג הגרעיני משתחררת אנרגיה אטומית רבה. חלק מסך המסה של גרעיני האטומים המקוריים הופך לאנרגיית הקשר הגרעיני החזק הנדרש לשם החזקת הגרעין של האטום המאוחד. חלק אחר מסך המסה שאינו נדרש להימצא בגרעין האטום המאוחד הופך לאנרגיה ונפלט החוצה. המרת המסה העודפת לאנרגיה מתבצעת לפי הנוסחה המפורסמת של אלברט איינשטיין,

E = m c²

מסיבה זו גם תהליך המיזוג הגרעיני פולט החוצה אנרגיה גרעינית רבת עוצמה.

שימוש אחד שנעשה בידי האדם בתופעת המיזוג הגרעיני הוא ליצירת פצצת מימן. פצצת מימן עושה שימוש בתופעת המיזוג הגרעיני ובאנרגיה העצומה המשתחררת בה. האנרגיה המשתחררת במיזוג גרעיני היא כה רבה ביחס לביקוע הגרעיני. רק כדי לסבר את האוזן נאמר שדי בגרם אחד של חומר העובר תהליך של מיזוג גרעיני כדי לשחרר ממנו כמות אנרגיה עצומה שביכולתה להחריב עיר שלימה.

כדי ליצור מיזוג גרעיני נדרש לקרב את גרעיני האטומים הקלים זה לזה. הדרך לקרבם היא בעזרת חימום המסה לטמפרטורה גבוהה מאוד. הטמפרטורה הנדרשת כדי שמיזוג גרעיני יתבצע בחומר בהסתברות גבוהה היא מסדר גודל של 10⁷ מעלות קלווין לכל הפחות. לשם השוואה, הטמפרטורה על פני השמש היא פחות מ- 6‧10³ מעלות קלווין.

כידוע, בגז מחומם מקבלים האטומים את אנרגיית החום כאנרגיה קינטית ולכן הם נעים לכל עבר במהירות ההולכת וגדלה ככל שהחום גדל. בטמפרטורה כה גבוהה וקיצונית לא מתקיימות מולקולות של החומר ואף אין אטומי החומר יכולים להחזיק באלקטרונים החופשיים שלהם. בטמפרטורה קיצונית מתקבלת מעין תערובת של אטומים חיוביים ואלקטרונים חופשיים הקרויה פלסמה. בתערובת פלסמה זו נעים האטומים החיוביים במהירות כה גדולה עד אשר שכשהם מתנגשים זה בזה נוצר מיזוג גרעיני בין גרעיני האטומים שלהם. תהליך גרעיני זה, המתבצע בטמפרטורות גבוהות מאוד נקרא תהליך תרמו-גרעיני.

בפצצת מימן משיגים חום קיצוני זה בעזרת פצצת אטום רגילה אשר פעולתה כפעולת נפץ והיא משמשת רק לשם יצירת התנאים להפעלת פצצת המימן.

במיזוג גרעיני מושגת, כאמור, אנרגיה רבה יותר מאשר בביקוע גרעיני. לכן הפיתוי שבבניית כור המייצר חשמל ממיזוג גרעיני הוא רב.

כדי לבנות כור גרעיני לייצור חשמל המשתמש בתהליך המיזוג נדרש לבנות מתקן היכול לעמוד בחום הרב הנדרש לצורך יצירת תהליך תרמו-גרעיני מבוקר. אין בנמצא חומר שיוכל לעמוד בטמפרטורות כה גבוהות, לכן אחת האפשרויות הנבדקות היא להחזיק את הפלסמה הלוהטת באוויר בעזרת הכוונת כוח מגנטי כלפיה. הכוונת הכוח המגנטי אל הפלסמה אינו תהליך פשוט כלל וכלל ונכון להיום עוד נתקל בקשיים. אפשרות אחרת שנבדקת היא חימום מקומי בעזרת הכוונה של מקורות לייזר. אפשרות זו אינה נמצאת כרגע כמעשית בטווח ידו של האדם. ניסיונות לבצע מיזוג גרעיני בטמפרטורות נמוכות יותר לא צלחו. החלום לבנות מנוע המופעל ממיזוג גרעיני נותר בעינו חלום.

נראה שלפחות בינתיים ניצול האנרגיה המשתחררת ממיזוג גרעיני לצורך הנעה גרעינית נמצאת הרחק מהישג ידו של האדם המודרני. אך עדיין זוכה האדם ליהנות מפירותיה של אנרגיה מפיחה חיים זו המגיעה אלינו מהשמש. על כך נקרא מייד בפרק הבא.

[לפרק הקודם | לפרק הבא]

[ עמוד ראשי - פיזיקה גרעינית | פיזיקה גרעינית - תהליכים גרעיניים מלאכותיים : ביקוע גרעין האטום | תגובת שרשרת גרעינית | פצצת אטום וכור גרעיני | מיזוג גרעיני | תהליך תרמו-גרעיני בכוכב | סיכום ]