אנרגיה גרעינית
מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
אנרגיה גרעינית היא האנרגיה הטמונה בגרעין האטום. בדרך כלל מתייחס המושג לניצול האנרגיה לצרכיו של האדם. גרעין האטום מורכב מפרוטונים וניוטרונים הקשורים זה לזה על ידי הכוח החזק, ואם יופרדו תשתחרר אנרגיית קשר.
תוכן עניינים |
[עריכה] הפקת אנרגיה חשמלית על ידי ביקוע גרעיני
אנרגיה גרעינית להפקת חשמל מושגת מתהליך ביקוע גרעיני, גורמת להתפצלות האטום והכוח אשר דחף את החלקיקים זה מזה פועל ומשחרר אנרגיית חום רבה שממנה מחממים מים לקיטור ומסובבים טורבינות ליצירת חשמל בכורים גרעיניים.
בתהליך הפקת האנרגיה אטומית (אנרגיה גרעינית) מתרחשת תגובת שרשרת שמתחילה עם ביקוע האטום, שמייצרת כמויות עצומות של חום שבעזרתן מרתיחים מים שיוצרים קיטור אשר מפעיל את הטורבינות. בתהליך הפקת האנרגיה האטומית משתחררת יותר אנרגיה מאשר בתהליך הפקת האנרגיה משריפת פחם. אנרגיה גרעינית מהווה כ- 7% מכלל האנרגיה שמופקת בעולם. עושים בה שימוש בעיקר בצוללות ובנושאות מטוסים.
הטכנולוגיה להפקת חשמל מביקוע גרעיני מיושמת בעיקר במדינות מתועשות, במדינות ברית המועצות לשעבר ובסין, כמו גם, בצוללות, בספינות, ובספינות חלל.
עלות ייצור החשמל בשיטה זו זולה אפילו מעלות הייצור מפחם, והיא נחשבת לזולה ביותר באנרגיה החלופית. הפקת חשמל בשיטה זו מהווה, כחמישית מהפקת חשמל בעולם. ומיושמת בכ-31 ארצות שמפעילות כ-435 כורים גרעיניים.
חסרונותיה של שיטה זו הן: המורכבות של יישומה ותיחזוקה השוטף והבטוח, הסיכון המתמיד לעובדים, החשש מזיהום הסביבה במקרה של תקלה בכור והפקת תוצר לוואי רעיל ורדיואקטיבי עמיד שלא ניתן להפטר ממנו, ויש לאחסנו באופן מאובטח, לבל יזהם את כדור הארץ או ישמש לפצצה מלוכלכת. בכל שנה מיוצרים בעולם עשרות אלפי טונות של פסולת רדיואקטיבית שיש לקוברה. כך בארצות הברית חוצבים מנהרות אחסון מאובטחות בליבם של הרים מבודדים כמו הר יוקה, ששוכן צפונית מערבית ללאס וגאס, או משנעים פסולת רדיואקטיבית לאיחסונה במדינות העולם השלישי.
הכור מהווה אף הוא מוקד סכנה פוטנציאלי, במקרה של תאונה, התקפה מכוונת של האויב, או פעולת טרור. בתאונת אי שלושת המילין שאירעה בארצות הברית בשנת 1979 שוחררו גזים רדיואקטיביים לאטמוספירה, אך לא נפגעו בני אדם. תאונה חמורה בהרבה אירעה ברוסיה באסון צ'רנוביל בשנת 1986, בעקבותיו פונו כ-300,000 תושבים מבתיהם עקב דליפה רדיואקטיבית מתחנת כח גרעינית מיושנת.
בגלל הסיבות הללו, בעולם המערבי כמעט שלא מוקמות תחנות כח גרעיניות בשנים האחרונות, וישנן מדינות כמו גרמניה שהתחייבו לסגור את הכורים הגרעיניים שלהן תוך פרק זמן קצוב, עקב לחצם של הירוקים. לעומת זאת, בארצות כמו דרום קוריאה, סין, ורומניה, הולכות ונבנות תחנות גרעיניות רבות, כדי להתמודד עם הצריכה ההולכת וגוברת בחשמל. כורים אלו נבנים לפי תקנים מחמירים המאפשרים דרגת בטיחות גבוהה. בשנים האחרונות (2002-2006) החלו פעילויות בקנדה לשיפוץ כורים גרעיניים שהתישנו על ידי חברות החשמל המקומיות, לצורך הארכת השימוש בהם מעבר לתקופה המקורית שעבורה הם נבנו.
בשנת 1993 הוצע סוג חדשני של תחנת כוח גרעינית, בה משולבים מאיץ חלקיקים וכור גרעיני תת-קריטי. תחנת כוח מסוג זה, הנקראת מגבר אנרגיה, צפויה להיות נקייה, בטוחה וזולה לתפעול. זאת בעיקר משום שלא מתחוללת בה תגובת שרשרת גרעינית ואין חשש לתגובות בלתי מבוקרות. למעשה, נבחנת האפשרות להשתמש במגברי אנרגיה לביקוע חומרים רדיואקטיביים מסוכנים לתוצרים לא מסוכנים. כך ניתן להיפטר מפסולת גרעינית במקום להטמינה. ישום זה מעורר עניין במיוחד לאור החשש משימוש עוין בפסולת גרעינית להכנת "פצצה מלוכלכת".
[עריכה] שימוש בביקוע גרעיני ליצירת פצצות
עוד שימוש של אנרגית ביקוע גרעיני היא בפצצות אשר בהן משתמשים בחומרים ראדיואקטיביים שונים (כגון אוראניום 235 ונפטונים)בריכוזים מסחררים (80%). כאשר מפציצים את הגרעין הלא יציב ממילא בניוטרונים,נפלטים עוד ניוטרונים(2) מהגרעינים אשר הופצצו והניוטרונים הללו פוגעים בגרעינים אחרים וכן הלאה, הגרעינים מתפרקים לגרעיני צזיום(Cs מס' מסה 140)ורובידיום (Rb מס' מסה 93) שבחישוב פשוט אפשר לראות שסכום הגרעינים הוא סכום של 233 (כלומר, גרעין ה 235 של אוראניום פחות שני הניוטרונים שפולט האורניום כדי להמשיך את התגובה).תגובה זאת נקראת תגובת שרשרת, ותגובה זאת יוצרת חום אדיר ולפיצוץ מסיבי, כ 11- 10*3.2 ג'אול לתגובה פירוק יחידה של אוראניום, פי 200 מיליון מאשר שרפת פחם ליצירת חשמל.
[עריכה] היתוך גרעיני
עוד דרך להפיק אנרגיה היא היתוך (או מיזוג) גרעיני, תהליך שבו ממזגים גרעינים של אטומים קטנים וגרעינים של אטומים גדולים יותר. דוגמה לשיטה היא למשל חיבור של שני גרעיני איזוטופ מימן (D פרוטון אחד וניוטרון אחד) בטמפ' של מיליוני מעלות צלזיוס ונוצר מזה גרעין של היליום (He שני פרוטונים ושני ניוטרונים). תהליך זה גורם גם הוא לפליטת אנרגיה אדירה כ 13- 10 * 5.1 ג'אול לאטום הליום, 3.2 מגה אלקטרון וולט. לצורך השוואה: אנרגיה שמופקת מחמצון (שריפה) של אטום אחד של פחמן קטנה פי 320,000.
היתוך גרעיני מתרחש בכוכבים ובפצצת מימן בה גרעינים של אטומי מימן מתמזגים לגרעין גדול יותר (הליום), ופולטים אנרגיה רבה. התהליך אינו יכול להתחיל באופן ספונטני, אלא דורש אנרגיה תחילית רבה (קרוב ל100 מיליוני מעלות). בכוכבים, אנרגיה זו נוצרת מדחיסה גרביטציונית בכוכבים. תהליך ההיתוך הגרעיני הינו ידידותי ונקי, תוצרי התהליך הם אנרגיה ויסודות שנוצרו מהיסודות שגרעיניהם השתתפו בתהליך.
ב-24 בינואר 1958, בוצע ההיתוך הגרעיני האנושי הראשון בהיסטוריה. שני אטומים קטנים התחברו לאטום גדול יותר, אחרי שחוממו עד למאה מיליון מעלות. בעשורים האחרונים נעשים ניסיונות לרתום אנרגיה זו בתהליך מבוקר של "היתוך גרעיני קר", כלומר היתוך גרעיני שנעשה בטמפרטורה שאינה גבוהה במידה חריגה, לשם ייצור אנרגיה. עד כה (סוף 2004) לא הצליחו להציע תהליך יעיל ושימושי לשם כך. ב-1989 שני מדענים (Fleischmann ו-Pons) טענו שהם הצליחו לבצע היתוך גרעיני קר, אך הקהילייה המדעית התייחסה ברובה לטענתם בזלזול, מכיוון שניסיון לחזור על התהליך לא נחל הצלחה.
פרויקט איטר (ITER) של האיחוד האירופי, הוא כור היתוך גרעיני ניסיוני שיוקם כנראה בצרפת, בעלות של כ5 מיליארדי דולרים. בתהליך זה, קילוגרם אחד של מימן, יוכל לייצר כמות אנרגיה, השקולה לעשרה מיליון קילוגרם של דלק מאובנים.
[עריכה] ראו גם
[עריכה] קישורים חיצוניים
| מיזמי קרן ויקימדיה | ||
|---|---|---|
 תמונות ומדיה בוויקישיתוף: אנרגיה גרעינית |
