צעד קטן בדרך לפתרון משבר האנרגיה: בקליפורניה הצליחו לייצר אנרגיה באמצעות היתוך גרעיני. המדענים האמריקנים הצליחו לשחזר תוצאות של ניסוי קודם שלהם, למזג גרעינים של מימן ולייצר מכך אנרגיה. "זה מקור האנרגיה האולטימטיבי", אומר ל-N12 ד"ר ישי פומרנץ מבית הספר לפיזיקה ואסטרונומיה באוניברסיטת תל אביב. פיזיקאית: "המשמעות היא פתרון בעיית האנרגיה של האנושות, ומשבר האקלים גם יחד"
רוב האנרגיה שבני אדם מייצרים וצורכים נוצרת בשריפה של דלקים כימיים, כמו נפט או גז. כך מיוצר חום שמסובב את הטורבינות בתחנות הכוח ויוצרות חשמל. לעומת זאת, חלק קטן מהחשמל מיוצר בעזרת ביקוע גרעיני - תהליך שבמהלכו מבקעים גרעין כבד, כמו של אורניום. אך המדענים האמריקנים עושים תהליך הפוך - במקום לבקע גרעינים לחלקים, הם מתיכים גרעינים יחדיו.
אחד היתרונות המשמעותיים של הפקת אנרגיה באמצעות היתוך גרעיני ולא בביקוע, הוא יתרון סביבתי: היתוך גרעיני לא מזהם את הסביבה ולא מסכן אותה. "מדובר ביצירת אנרגיה גרעינית בלי השארת פסולת רדיואקטיבית", אומר נעם סוננברג, מנכ"ל PLANETech קהילה של המכון הישראלי לחדשנות, CBG והמשרד להגנת הסביבה.
"אנחנו לוקחים חומר ויוצרים אנרגיה בלי לפלוט גזי חממה. בעיה נוספת בכורים גרעיניים היא הפסולת הרדיואקטיבית, ואם יש תקלה אז היא גדולה - כמו שראינו בפוקושימה ובצ'רנוביל. ההבטחה הגדולה של ההיתוך היא שמייצרים אנרגיה בצורה הרבה יותר בטוחה כי אין ביקוע ובצורה נקייה כי אין חומרים רדיואקטיביים שצריך לסלק, זו פסולת שלא מתפרקת בקלות. אנחנו לא בדיוק יודעים מה עושים החומרים האלה למי התהום ולאדמה שלנו ואיך הם משפיעים על מערכות אקולוגיות".
עם זאת, פומרנץ מדגיש כי עוד רחוק היום לייצור חשמל מהיתוך גרעיני. "אבל אנחנו בטוחים שהתהליך עובד מכיוון שכך השמש מייצרת אנרגיה. במשך 50 השנים האחרונות מדענים מנסים למצא דרך לעשות זאת בצורה שתהיה רווחית מבחינה אנרגטית ושתוכל לייצר חשמל". בדצמבר האחרון במעבדה בקליפורניה הצליחו לדחוס קפסולת מימן באמצעות קרני לייזר חזקות, ובפעם הראשונה כמות האנרגיה שההיתוך יצר הייתה גבוהה יותר מאנרגיית הלייזר שהושקעה בו. השבוע התבשרנו שהמעבדה הזו הצליחה לחזור על ההישג בפעם השניה, ולייצר אפילו יותר אנרגיה מהפעם הראשונה.
אף על פי שההישג האמריקני מקדם אותנו קרוב יותר לייצור אנרגיה בת קיימא, פומרנץ מדגיש כי הדרך לשם עוד ארוכה: "אנחנו בשלב שבו אנחנו מכירים את המרכיבים שבמתכון, אבל מנסים לקלוע למתכון המדויק". הוא מוסיף כי נדרשות עוד שנים ארוכות של מחקר לפני שנוכל לתכנן תחנת כוח שבה יוכלו לייצר חשמל בעזרת היתוך גרעיני.
ולא רק בארצות הברית, גם בישראל מנסים לפצח איך מייצרים חשמל באמצעות היתוך גרעיני. חברת NT-Tao גייסה 22 מיליון דולרים ברבעון הראשון של 2023 ומנסה למסחר את ייצור החשמל מהיתוך. "הייחודיות שלנו היא היכולת להחזיק פלזמה חמה בטמפרטורות גבוהות במתקן קטן יחסית, והדבר הזה מבוסס על שיטת החימום והכליאה המיוחדת שלנו", אומר ל-N12 עודד גור-לביא, מנכ"ל NT-Tao. "אחד היתרונות של סטארט-אפ ישראלי הוא היכולת שלנו לעשות הרבה ניסויים בקצב מהיר כדי לבחון ולאשש את הטכנולוגיה".
היתוך גרעיני - הסבר למתחילים
"כמעט מאה שנים המדענים מנסים לפתור את חידת השמש ולחקות ביעילות את התהליך שמתרחש בה", מסבירה ד"ר נעמה חריט יערי, פיזיקאית גרעין ממכון דוידסון לחינוך מדעי. "היתוך גרעיני הוא התהליך שבו גרעינים של אטומי מימן מתמזגים לאטומי הליום, מה שגורם לפליטה של אנרגיה בצורת אור וחום. עד כה הצליחה האנושות לחקות את התהליך רק באופן לא מבוקר, בפצצת מימן שבה האנרגיה משתחררת בצורה בלתי נשלטת. חיקוי מבוקר של התהליך יאפשר לספק אנרגיה נקייה לבית אחד למשך מאות שנים מכוס של מים – המשמעות היא פתרון בעיית האנרגיה של האנושות, ומשבר האקלים גם יחד".
במאמר שפורסם בשנה שעברה אחרי ההכרזה על פריצת הדרך הראשונה, ד"ר יובל רוזנברג ממכון דוידסון הסביר כי תהליך ההיתוך הגרעיני הפוך מתהליך הביקוע הגרעיני. בתהליך ההיתוך גרעינים של אטומים קלים מתלכדים יחד ויוצרים גרעיני אטומים כבדים יותר. "זהו התהליך שמתרחש בשמש ובשאר הכוכבים", מסביר ד"ר רוזנברג. "לעומת זאת, כאן בכדור הארץ קשה להשיג את תנאי הלחץ והטמפרטורה שדרושים להיתוך. לכן, עד כה האנושות הצליחה לנצל את אנרגיית ההיתוך הגרעיני כדי לייצור פצצות בלבד. כל היתוך מבוקר דרש השקעה של יותר אנרגיה מזו שהוא ייצר, וכבר עשרות שנים שחלום כורי ההיתוך לייצור חשמל נשאר בגדר חלום".
לפי ד"ר רוזנברג, החוקרים הצליחו ליצור תגובת שרשרת, שבה האנרגיה שהשתחררה בהיתוך אחד הובילה להיתוך של אטומי מימן נוספים וכן הלאה. כדי להתחיל את התהליך המדענים מיקדו לא פחות מ-192 אלומות של הלייזר החזק בעולם על גליל שמכיל מטרה בגודל של אפון. אלומות הלייזר גרמו לחום של יותר משלושה מיליון מעלות צלזיוס, דחסו להאצה של הדלק המימני וגרמו לו היתוך גרעיני מהיר תוך שבריר שנייה.
מהמאמר שפורסם במכון דוידסון עולה כי האתגר הגדול בניסויי ההיתוך הגרעיני הוא לשמור על טמפרטורה גבוהה מספיק לאורך זמן, כדי לאפשר את תגובת השרשרת הכימית לאורך זמן. "אטומי המימן נוטים לנוע במהירות ולאבד אנרגיה", מסביר ד"ר רוזנברג במאמרו. אחד החוקרים בניסוי הסביר כי "החוקרים נמצאים כל הזמן במרוץ בין קצב הקירור ואובדן האנרגיה של המערכת, לבין הקצב שבו אנו יכולים לחמם את החלקיקים".