פריצת הדרך בהיתוך הגרעיני, שעליה הכריזה הערב (יום ג') שרת האנרגיה של ארצות הברית, עוררה תקוות רבות ברחבי העולם כי בעתיד יהיה ניתן לייצר חשמל ירוק, שלא יפלוט גזי חממה לאטמוספרה, וגם לא יהיה יקר. השרה ג'ניפר גרנהולם אמרה כי בשבוע שעבר מדענים אמריקנים במעבדה הלאומית לורנס ליברמור בקליפורניה הצליחו לייצר תגובת היתוך גרעיני, שהביאה לרווח נטו באנרגיה, כלומר שכמות האנרגיה שיוצרה בהיתוך גדולה מזו שהושקעה כדי לייצר אותה. תהליך ההיתוך שיחרר אנרגיה בסך של 3.15 מגה-ג'ול (MJ), שהם כ-50 אחוז יותר מהאנרגיה של הלייזרים שכוונו אל עבר המטרה, 2.05 מגה-ג'ול.
ד"ר יובל רוזנברג, פיזיקאי ממכון דוידסון לחינוך מדעי, אמר כי היתוך גרעיני נוצר גם בכוכבים: "היתוך גרעיני הוא תהליך שמאיר את השמש ושאר הכוכבים, שבהם גרעינים של יסודות קלים - כמו מימן למשל - מתחברים יחד ויוצרים גרעינים כבדים יותר, למשל הליום, ובתהליך הזה פולטים הרבה מאוד אנרגיה". הוא הוסיף כי ההיתוך נוצר רק בתנאים מסוימים: "הוא קורה רק אם התנאים הם כאלו שיש טמפרטורה ולחץ אדירים, כמו בתוך השמש, שמאפשרים לגרעינים האלו להתקרב אחד לשני, למרות הדחייה החשמלית שיש ביניהם וליצור את ההיתוך הזה".
על הניסוי עצמו, אמר ד"ר רוזנברג: "בעצם הסביבות שבהן התהליכים האלו קורים, הן סביבות נורא קיצוניות. אנחנו צריכים לשחזר בכדור הארץ סביבות, מבחינת טמפרטורה ולחץ, שמזכירות את מה שקורה במרכז השמש. ולא רק זה, אנחנו צריכים לעשות את זה מספיק זמן על מנת שתהיה תגובת שרשרת, שתהליך היתוך אחד ישחרר את האנרגיה ויגרום לתהליך היתוך נוסף, שיגרום לעוד תהליכי היתוך וככה יותר ויותר אנרגיה תשתחרר. יש פה איזה שהוא מירוץ בין תגובת השרשרת הזו, שבה אנחנו מפיקים יותר ויותר אנרגיה לבין ההתפזרות של הדלק הגרעיני הזה שלנו, שגורמת לאיבוד אנרגיה".
המתקן שבו התבצע ההיתוך הגרעיני בקליפורניה
(צילום: רויטרס)
ד"ר רוזנברג דימה את הניסוי להדלקת אש: "אפשר להקביל את זה בעצם ללהבה שאנחנו יוצרים את הניצוץ ורוצים שהוא ייצור אש, שתזין את עצמה ותייצר מספיק חום כדי לגרום לעוד אש, וככה התהליך יזין את עצמו ונוכל להפיק ממנו הרבה אנרגיה". על פריצת הדרך, שעליה הוכרז הערב, הוא הוסיף: "עד עכשיו הצלחנו לייצר את הניצוץ הזה, אבל מעבר לזה לא הצלחנו לגרום ממש לבערה ממשית. עכשיו זו פעם ראשונה שאנחנו מצליחים לייצר יותר חום מאשר אנרגיה או חום שאנחנו מכניסים לתהליך".
הוא הוסיף כי במשך זמן רב מנסים מדענים ברחבי העולם לייצר אנרגיה בשיטה זו. "בערך 70 שנה האנושות ניסתה לעשות את זה, ועד עכשיו הדרך שהצלחנו לעשות את ההיתוך - זה עם פצצה", הוא אמר. "אז יש פצצת מימן שיוצרת היתוך, וכדי להפעיל אותה אנחנו צריכים פצצת אטום. משתמשים באנרגיה מפצצת אטום על מנת לעשות היתוך גרעיני ולהוציא עוד יותר אנרגיה, אבל כמובן האתגר האמיתי הוא לעשות את זה בצורה מבוקרת, שיהיה אפשר לנצל את האנרגיה לשימושים קצת פחות הרסניים, מאשר פצצות".
192 אלומות של הלייזר החזק בעולם על מטרה בגודל של אפון,
אז איך עבד הניסוי? המדענים מיקדו 192 אלומות של הלייזר החזק בעולם על מטרה בגודל של אפון, המלאה באיזוטופים של מימן בשם דאוטריום וטריטיום. בניגוד לאטום מימן רגיל, שהגרעין שלו הוא פרוטון בלבד, דאוטריום וטריטיום מכילים גם נייטרונים, לכן קל יותר להשתמש בהם לייצור הליום. אלומות הלייזר גרמו לפיצוץ שחימם ודחס מאוד את הדלק המימני, שעבר היתוך גרעיני מהיר להליום, תוך שבריר שנייה. עם זאת, מדובר בניסוי מדעי, והוא רחוק מאוד מלהיות מודל לכור היתוך מסחרי. מערך הלייזרים דורש בניין שלם בן עשר קומות, והפעלתו כרוכה באיבוד עצום של אנרגיה. סך האנרגיה ששוחררה בהיתוך גדולה אמנם ממה שהושקע ישירות בחימום המטרה, אך קטנה בהרבה מזו שנדרשה להפעלת הלייזרים העוצמתיים.
ד"ר רוזנברג דיבר על ההבדלים המהותיים בין יצור אנרגיה בכורים גרעיניים לבין יצור אנרגיה בשיטת ההיתוך הגרעיני: "בביקוע גרעיני, שקורה בכורים גרעיניים של היום, יש לנו גרעינים גדולים - שהם לא כל כך יציבים - ומתפרקים ליסודות קלים יותר, ובתהליך הזה גם משחררים אנרגיה, אבל הבעיה היא שיחד עם האנרגיה הם משחררים חומרים רדיואקטיביים, שממשיכים להתפרק וליצור לנו הרבה בעיות. התהליך הזה של ההיתוך בעצם מייצר לצורך העניין הליום, שזה מה שאנחנו שמים בבלונים של ימי הולדת. אז זה לא משהו מסוכן. וגם במקום להשתמש באורניום או בדברים כאלה, שצריך לחצוב אותם, אנחנו משתמשים במימן שיש אותו במולקולות של מים ויש הרבה ממנו".
אבל הדרך עד שתהיה לנו אנרגיה אינסופית מהיתוך גרעיני עדיין ארוכה מאוד. ד"ר רוזנברג: "כדי להבין בעצם את הגודל של המרחק, צריך קודם כל להבין שכמות האנרגיה שאנחנו מקבלים היא כמות גדולה יותר שהלייזרים הקרינו לאותו דלק גרעיני, אבל למעשה כמות החשמל שאותם לייזרים צרכו היא גדולה בערך פי 150 ממה שהלייזרים הזיזו אחר כך. זה חלק מהעניין, שזה רק ניסוי מדעי, שלא מנסה להיות משהו מסחרי. זה מראה קצת את הפער, ואת הדרך שאנחנו עדיין צריכים ללכת".
עם זאת, בסיום הריאיון הביע ד"ר רוזנברג אופטימיות מפריצת הדרך: "זו בדיוק התקווה, שעכשיו אנחנו יודעים שהפיזיקה הזו עובדת. הראנו שזה אפשרי, ועכשיו הרבה יותר כסף יזרום, תהיה התקדמות גם מדעית וגם טכנולוגית יותר מהירה ואולי נראה את זה בימי חיינו".
