היתוך גרעיני

מתוך המכלול
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
Deuterium-tritium fusion.svg

היתוך גרעיני (אנגלית: Nuclear fusion) הוא תהליך שבו גרעיני אטומים מתמזגים לגרעין גדול יותר. תהליך זה כרוך בפליטת אנרגיה רבה, והוא מתרחש בכוכבים, ננסים חומים ובפצצת מימן.

התהליך

סכמת היתוך גרעיני של מימן להליום

ההיתוך הגרעיני המתרחש במרכזם של כוכבים, הוא הגורם להם להקרין אנרגיה לסביבתם הרחוקה. על אף שהתהליך מפיק אנרגיה רבה, הוא אינו מתחיל באופן ספונטני, אלא דורש אנרגיה תחילית רבה. אנרגיה זו נוצרת מהדחיסה הכבידתית בכוכבים.

בעת ההיתוך הגרעיני שמתרחש בשמש יש שרשרת תהליכים:

  • ראשית מתמזגים שני זוגות של פרוטונים (שהם גרעיני האיזוטופ הרגיל 1H) ויוצרים שני גרעינים של דאוטריום (2H איזוטופ של מימן). בתהליך זה נפלטים גם שני נייטרינו ושני פוזיטרונים.
  • כל אחד מגרעיני הדאוטריום מתמזג עם פרוטון נוסף על־מנת ליצור שני גרעיני האיזוטופ של 3He.
  • שני גרעיני ה-3He מתמזגים לגרעין בריליום אחד בלתי־יציב, המתפרק לגרעין 4He ולשני פרוטונים.

מאחר ומסת גרעין ה-4He הנוצר קטנה מזו של ארבעה פרוטונים, ההפרש משתחרר בצורת אנרגיה של 26.7MeV. זהו מקור האנרגיה של השמש, שהיה בגדר חידה במשך אלפי שנים.

היתוך שני גרעיני מימן דורשת אנרגיה רבה בשל דחייתם החשמלית הטבעית. אנרגיה כזו אינה קיימת אצלנו בשמש, אך ההיתוך מתרחש בכל זאת בשל תופעת המנהור הקוונטי, המאפשרת הופעה של חלקיקים משני צדי מחסום פיזי או אנרגטי.

בכוכבים זקנים יותר בהם אזל המימן, מתרחשות תגובות בהן גרעיני הליום מתמזגים לגרעיני פחמן, ואף לגרעינים יותר כבדים, עד ברזל. לאחר זמן רב, הכוכב צובר כמות ברזל גדולה מאד ועקב כך מתפוצץ. הברזל משתחרר מהכוכב ומתפרק בחלל לכל שאר החומרים האחרים כולל את יסודות החיים.

היתוך גרעיני מתרחש גם בעת פיצוץ פצצת מימן. כדי להתחיל אותו כוללת הפצצה גם פצצת ביקוע גרעיני, שמספקת את האנרגיה הדרושה להתחלת התהליך. אנריקו פרמי הגדיר את השמש כ"פצצת מימן טובה".

בעשורים האחרונים נעשים נסיונות לרתום אנרגיה זו בתהליך מבוקר של "היתוך גרעיני קר", כלומר היתוך גרעיני הנעשה בטמפרטורה שאינה גבוהה במידה חריגה, לשם ייצור אנרגיה. אף שהוכרז בעבר מספר פעמים על הצלחה במימוש תהליכי היתוך קר, כל הניסיונות לחזור על הניסויים נכשלו. בקהילת הפיזיקה מוסכם שאין כל תהליך ידוע של היתוך קר.

כור היתוך גרעיני

ב-1 ביולי 2005, לאחר שנתיים של מאבק, קיבלה צרפת אישור לבניית כור גרעיני על בסיס היתוך. בניית הכור, אשר זכה לשם איטר (Iter) (בעבר היו אלו ראשי התבות – International Thermonuclear Experimental Reactor, אך כיום זהו שמו המלא, ופירושו בלטיניתדרך"), תוכננה מראש להסתיים עד שנת 2015, ועלותו הוערכה בכ־10 מיליארד דולר. בפועל, חרג המיזם הן מלוח הזמנים הצפוי[1] והן מתקציבו[2], ובנייתו צפויה להימשך לפחות עד 2019. המחקר יערך על ידי 200 מדענים, מהם כעשרים יפנים, בתמורה להשתתפות יפנית בעלויות הפרויקט.[3][4]

ראו גם

קישורים חיצוניים

הערות שוליים

סמל המכלול גמרא 2.PNG
הערך באדיבות ויקיפדיה העברית, קרדיט,
רישיון cc-by-sa 3.0