כור גרעיני

כור גרעיני הוא מתקן שבו מתחוללת תגובת שרשרת גרעינית מבוקרת[1]. הואיל ואין בנמצא טכנולוגיה המאפשרת תהליך מבוקר של היתוך גרעיני, מתייחס כיום המושג "כור גרעיני" רק למתקנים שמתרחש בהם ביקוע גרעיני. השימוש השכיח בכורים גרעיניים הוא להפקת חום לצורך הנעת תחנות כוח המייצרות חשמל. תהליכים גרעיניים מייצרים אנרגיה רבה מאוד ביחס למסת הדלק שהם צורכים, בהשוואה לתהליכים כימיים כדוגמת בעירה המתרחשים בתחנות כוח המונעות באמצעות פחם או נפט.

Kkw leibstadt
כור אטומי ליצור חשמל
Pulstar1
חדר בקרה של הכור פולסטאר בצפון קרוליינה ארצות הברית

היסטוריה

Stagg Field reactor
הכור הגרעיני הראשון, שנבנה בשדה סטאג, בשיקגו

בסוף 1938 הבהירה ליזה מייטנר את תהליך הביקוע: היבלעות נייטרון בגרעינו של יסוד רדיואקטיבי כבד גורמת להתפצלות הגרעין לשני גרעינים קטנים יותר, תוך שחרור אנרגיה, לפי נוסחת איינשטיין E=mc²; חלק זעיר מהמסה של הגרעין הופך לאנרגיה, הנפלטת בדמות חלקיקי יסוד שונים. בתוך זמן קצר הבין הפיזיקאי לאו סילארד (Szilard) כי אם מוצרי הביקוע כוללים נייטרונים, אלה עשויים לפגוע בגרעינים אחרים ולהביא לביקועם, וחוזר חלילה: הוא תיאר את "תגובת השרשרת". כך נפתחה הדרך שהוליכה לבנייתה של הפצצה הגרעינית הראשונה, ולבנייתו של הכור הגרעיני הראשון. כבר ב-1942 בנה אנריקו פרמי במסגרתה של תוכנית מנהטן את הכור הגרעיני הראשון, במרתף באוניברסיטת שיקגו, שהתבסס - ככל הכורים שנבנו אחריו - על תגובת השרשרת.

מרכיבי כור גרעיני

ליבת הכור

Crocus-p1020491
ליבת כור גרעיני קטן בשווייץ המשמש למחקר

ליבת הכור היא אזור אטום שבו מתרחש התהליך הגרעיני. בתוך הליבה מסודר הדלק הגרעיני, בדרך כלל בצורת מוטות באופן כזה שנוצר תהליך ביקוע מבוקר הנמשך זמן רב ושניתן לשלוט על עוצמתו. בנוסף למוטות הדלק נמצאים בליבה מוטות של חומר המסוגל לקלוט נייטרונים וכך להאט את תגובת השרשרת. מידת החדירה של מוטות הבקרה לחללים שבין מוטות הדלק קובעת את הספק הכור. הכנסה מלאה עוצרת את תגובת השרשרת ומכונה "כיבוי" של הכור. דוגמה לחומרים בולעי נייטרונים הם בור וגרפיט.

ליבת הכור מוגנת על ידי שכבת עופרת ושכבת בטון עבה, לעיתים עד עובי של מטר, על מנת להבטיח שהליבה לא תיפגע באסונות טבע או התקפות. פגיעה באטימות הליבה תגרום לחשיפה של חומרי הדלק לאוויר ולפיזור של חומרים רדיואקטיביים לסביבה.

נוזל הקירור

האנרגיה הרבה הנוצרת בתהליך הביקוע מועברת אל מחוץ לליבה באמצעות נוזל קירור שסוגו משתנה על פי סוג הכור הגרעיני. נוזל הקירור משמש לקירור ליבת הכור ולהסעת החום הנוצר אל מחוץ לליבה, בנוסף משמש נוזל הקירור גם להאטת הנייטרונים על מנת לייעל את התהליך הגרעיני. נוזל הקירור הפשוט והזול ביותר הוא מים, אך לעיתים קרובות משתמשים בכורים גרעיניים במים כבדים שבהם מחליף איזוטופ המימן דאוטריום את מקומו של המימן הרגיל. מים כבדים מאטים את הנייטרונים ומגדילים את יעילות התגובה הגרעינית בליבה. השימוש במים כבדים מגביר את יעילות הכור מכיוון שהמים הכבדים בולעים פחות נייטרונים מאשר מים רגילים.

נוזל הקירור הזורם במעגל סגור בתוך הליבה רדיואקטיבי ביותר. קיימים מנגנוני הגנה רבים על מנת למנוע מנוזל הקירור לצאת מהליבה. דליפה של נוזל קירור מהמחזור הרדיואקטיבי מכונה דליפה גרעינית. מחסור בנוזל קירור יכול לגרום לעלייה מהירה של טמפרטורת הליבה עד כדי התכתה.

מערכות שחלוף חום

בכור גרעיני קיימות בדרך כלל שתי מערכות שחלוף חום:

  1. המערכת הראשונה לשחלוף החום אופיינית לכורים גרעיניים בלבד. נוזל הקירור הבא במגע ישיר עם הדלק הגרעיני בליבת הכור הוא רדיואקטיבי ביותר ולא ניתן להשתמש בו מחוץ לליבה, ועל כן הוא אינו משמש להנעת הטורבינות באופן ישיר ואינו מוצא מחוץ לכור. החום מועבר בין נוזל הקירור הרדיואקטיבי לנוזל אחר (בדרך כלל מים רגילים), ללא מגע בין הנוזלים עצמם. משחלפי החום מורכבים ממערכת צינורות דקים שבהם זורם נוזל הקירור הרדיואקטיבי, מסביב לצינורות אלו זורמים מים נקיים ההופכים לקיטור עקב החום. הקיטור שנוצר משמש להנעת טורבינות של תחנות כח ולייצור חשמל, בעוד המים הרדיואקטיבים שהתקררו חוזרים אל הליבה לחימום מחדש.
  2. השלב השני בשחלוף החום אינו ייחודי לכור גרעיני; הוא דרוש בכל מנוע חום. על פי העקרון המיושם במנוע קרנו, העומד בבסיס החוק השני של התרמודינמיקה, יעילותו של מנוע חום (המוגדרת כשיעור אנרגיית החום שהפכה לעבודה מכנית) היא (לכל היותר) כמידת הפרש הטמפרטורות ליחידת מסה בין הזורם החם (המניע את הטורבינות) לבין הזורם הקר (הנקי, שחוזר לדוד הקיטור). על כן, דרוש הפרש טמפרטורות מינימלי בין שני הזורמים - אחרת המנוע ייעצר; אולם רצוי גם שהפרש זה יהיה גבוה, כדי להגדיל את יעילות המערכת. שחלוף החום בשלב השני מתבצע במעבה , המעביר את חום הגז הנפלט בלחץ נמוך מהטורבינה, אל נוזל קירור שלישי. הגז מתעבה למים, החוזרים אל הדוד לצורך חימום מחדש לקיטור; ואילו נוזל הקירור שקלט את החום, נשאב אל מחוץ לכור ונפלט אל הסביבה.

בשל הצורך בכמות רבה של מים זמינים, בנויות תחנות כח גרעיניות פעמים רבות סמוך לחוף ים.

הדלק הגרעיני

הדלק הגרעיני מיוצר בדרך כלל מהיסוד אורניום, ולעיתים מפלוטוניום או יסודות כבדים יותר. איזוטופ האורניום המשמש לתגובת שרשרת בדלק גרעיני הוא האיזוטופ אורניום-235 היותר נדיר והפחות יציב מאורניום-238. אורניום 235 נמצא בכמויות מעטות מאוד בטבע אך הוא תוצר של כורים גרעיניים. בכורים גרעיניים מסוג קנדו מתוצרת החברה לאנרגיה אטומית של קנדה משתמשים באורניום טבעי. זאת לעומת בכורים מתוצרת ארצות הברית ואחרים, משתמשים באורניום שהועשר לפני הכנסתו לכור. היסוד פלוטוניום לא קיים בטבע והוא תוצר של כורים גרעיניים מיוחדים מסוג "כור דוגר" המשמשים בעיקר ליצור פלוטוניום מאורניום ולא לצורך יצור אנרגיה. תוצרי הפסולת של הדלק הגרעיני הם יסודות כבדים (אורניום, פלוטוניום, עופרת) מזוהמים ביותר בקרינה רדיואקטיבית. תוצרי פסולת אלו רעילים מאוד.

הצורה בה מכניסים את הדלק לכור היא בצורת מוטות גדולים, בצורה זו החום הנוצר בתוך המוטות עובר בצורה מרבית לנוזל הקירור. כאשר מוציאים את הדלק הגרעיני מהכור מוטות הדלק קורנים בצבע כחול מתכתי, קרינה זו נקראת קרינת צ'רנקוב.

כור גרעיני כמקור אנרגיה

יתרונות

  • ניצולת גבוהה של הדלק הגרעיני: מספר קטן של טונות דלק גרעיני מספיקים לתדלק כור למשך שנים. ניצולת טובה זו נובעת מהעובדה שתהליכים גרעיניים מניבים הרבה יותר אנרגיה לכל תגובה בודדת מאשר תהליכים כימיים.
  • הכור אינו מזהם את הסביבה, לא פולט חומרים לאטמוספירה.
  • כורים גרעיניים הם בין המתקנים הבטוחים ביותר שיוצרו על ידי האדם. דאגה זו לבטיחות נובעת מהתוצאות הרות האסון שעלולות לנבוע מתקלה בכור. דוגמה למנגנון בטיחות הוא מנגנון תליית הווסת בליבה - הווסת מוחזק תלוי באוויר על ידי אלקטרומגנט כך שבעת תקלה באספקת המתח הווסת ייפול לתוך הליבה ויפסיק את תגובת השרשרת בכור.
  • בחישוב לאורך זמן, חשמל שיוצר בתחנת כוח גרעינית זול יותר מחשמל שיוצר בתחנת כוח המונעת בנפט או בגז.

חסרונות

  • תקלה בכור גרעיני עלולה להסתיים באסון בקנה מידה לאומי, כמו אסון צ'רנוביל בו הותכה ליבת הכור וזיהמה אזור ענק בתוצרי ביקוע רדיואקטיביים, וכמו הדליפה הגרעינית בעקבות רעידת האדמה והצונמי בסנדאי (2011) וזאת בניגוד לתקלה בתחנות כח קונבנציונליות.
  • החיסרון העיקרי בשימוש בכור גרעיני למטרת הפקת אנרגיה הם תוצרי הביקוע. תוצרי הביקוע רעילים ביותר ועמידים ביותר. תוצרי הביקוע רדיואקטיביים באופן קיצוני ובעלי זמן מחצית החיים קצר מאוד עד ארוך (עד מיליוני שנים), כך שקשה מאוד לטפל בהם. הטיפול בתוצרי הביקוע מסובך, קשה ויקר. כיום קוברים את חומרי הביקוע באזורים יציבים גאוגרפית, באדמה נייטרלית (כגון מכרות מלח נטושים ועמוקים).

מאפיין נוסף של כור גרעיני הוא האפשרות להשתמש בתוצרי הביקוע על מנת ליצור פצצה גרעינית.

תקלות בכורים גרעיניים

שני מקרי האסון הידועים ביותר שנגרמו כתוצאה מתקלה בכור גרעיני הם אסון צ'רנוביל (1986) והאסון הגרעיני בפוקושימה (2011).

התקלות הנפוצות בכור גרעיני הן:

  • דליפה - חומרים רדיואקטיביים יכולים לדלוף מליבת הכור ולזהם את סביבת הכור. בדרך כלל פליטת החומרים מבוקרת.
  • התכה - עקב תקלה במערכת הקירור של הליבה עלולה טמפרטורת הליבה לעלות עד להתכת המבנה של הליבה והמבנה המגן עליה. התכה כזו תגרום לחשיפת פנים הליבה לאוויר וכתוצאה מכך לזיהום רדיואקטיבי קשה ביותר.
  • פיצוץ - כור גרעיני לא גורם לפיצוץ גרעיני, אולם בכור קיימים נוזלים בלחץ וקיטור, העלולים לדלוף. במידה ויש דליפה מצנרת הקירור, נוזל הקירור רדיואקטיבי במיוחד בשל סמיכותו למוטות הדלק בליבת הכור, והשלכות דליפת נוזל הקירור מבחינת הקרינה הרדיואקטיבית הן ארוכות טווח.
  • טרור - כורים גרעיניים משמשים כמטרות לגורמי טרור שונים.

שימושי כורים גרעיניים

  • מקור קיטור לתחנת כח חשמלית.
  • כור מחקרי - חלק מהמחקר הבסיסי מצריך כור גרעיני פעיל. כור מחקר יכול להיות לא יותר מבריכה מלאה מים כבדים ובה מספר קטן של מוטות דלק. דוגמה לכור מסוג זה ניתן למצוא בכור הגרעיני בנחל שורק.
  • כור הנעה - בנושאות מטוסים ובצוללות הכור מחליף את הדלק הכימי כמקור האנרגיה. לשימוש בכור יש יתרונות מובהקים בצוללות שכן הכור אינו צורך חמצן בניגוד לכל המנועים השורפים דלק כימי ובכך מאפשר לצוללת לשהות מתחת למים פרק זמן ארוך יותר.
  • כור לייצור חומרים - כורים גרעיניים מיוחדים מסוגלים לייצר חומרים כבדים שאינם מצויים בטבע, בדרך כלל לצורך שימוש בנשק גרעיני. קיים ביקוש גם לחומרים מיוחדים ברפואה (למשל יוד רדיואקטיבי לצורך הדמיה או יסודות כבדים לשימוש בהקרנות).

מזעור כורים גרעיניים

היות שלכורים הגרעיניים קיימים שימושים רבים, סוגיית המזעור הפכה עם השנים לנושא מחקר מרכזי. הקפיצה הטכנולוגית הראשונה בתחום מזעור הכורים נועדה להתאים את הכור כך שיתאים להפעלה בצוללת או בנושאת מטוסים, אולם על אף ההישגים המשמעותיים אליהם הגיעו החוקרים - סוגיית הבטיחות העלתה חששות רבים בנוגע לשימוש בכורים בקרבת מרכזים מאוכלסים. אסון צ'רנוביל שאירע ב-1986 היה האירוע שגדש את הסאה ובעקבותיו זנחו מרבית מדינות העולם את תוכניותיהן לייצור חשמל באמצעות כורים גרעיניים.

אולם ברבות השנים עלות ייצור החשמל הלכה ותפחה, והחזירה את סוגיית השימוש בכורים לייצור חשמל אזרחי לסדר היום הציבורי. בשנת 2008 חברה אמריקאית אף הכריזה כי הצליחה לפתח כור גרעיני ממוזער העומד בכל דרישות הבטיחות ומאפשר שימוש בשכונות מגורים. העלייה בבטיחות הכור נובעת בעיקר משימוש בחלקים נייחים בלבד המפחיתים משמעותית את הסיכוי לתקלה טכנית בכור. ארצות הברית ומספר מדינות נוספות הביעו התעניינות בכור מסוג זה.[2]

Small modular reactors

(Small modular reactors (SMRs הם כורים קטנים ומודולריים בהשוואה לכור גרעיני הרגיל. אמנם הם יפיקו פחות אנרגיה לכל יחידת כור, אך כיוון שניתן לשרשר כמה יחידות, אפשר להפיק בסופו של דבר את כמות האנרגיה הנדרשת.

היתרונות הם רבים:

  • מנגנון בטיחות אוטונומי לכל יחידה בנפרד
  • אזור בטיחות קטן יותר
  • הוזלה של המבנה, כיוון שלא צריך לבנותו להספק מלא מהתחלה, ואפשר להתקין יחידות לפי דרישה
  • ייעול כל מה שקשור בפסולת הגרעינית[3]

בישראל

בישראל קיימים שני כורים גרעיניים: הראשון, שהוקם ב-1958, הוא כור מחקר קטן בהספק של כחמישה מגה-וואט. הכור תוכנן על ידי האדריכל פיליפ ג'ונסון ונמצא במרכז למחקר גרעיני בשפך נחל שורק. השני הוקם ב-1959, ונמצא בקריה למחקר גרעיני שבאזור דימונה. גם כור זה משמש למחקר, אם-כי על פי פרסומים שלא אושרו רשמית בישראל, הוא משמש גם להפקת חומר גלם לייצור נשק גרעיני. שני כורים אלו הם מהוותיקים בעולם שעדיין פעילים. שני הכורים מופעלים על ידי הוועדה לאנרגיה אטומית. אין בישראל כורים המשמשים להפקת אנרגיה למטרות אזרחיות.

ראו גם

קישורים חיצוניים

הערות שוליים

  1. ^ להבדיל מתהליך לא מבוקר המתרחש תוך שבריר שנייה, לדוגמה בפצצה גרעינית
  2. ^ עפרי אילני, חברה אמריקאית פיתחה מיני-כור גרעיני שיספק חשמל מוזל, הארץ
  3. ^ סרטונים Mini-Nuclear Reactors Are Coming, and They Could Reinvent the Energy Industry, סרטון באתר יוטיוב (אורך: 11:22)
1947 במדע

ערך מורחב – 1947

אנגרה (כור גרעיני)

הכור הגרעיני אנגרה (בפורטוגזית: Central Nuclear Almirante Álvaro Alberto, באנגלית: Angra) הוא הכור הגרעיני היחיד בברזיל. הוא ממוקם באנגרה דוס רייס , ריו דה ז'ניירו.

הוא מורכב משני כורים מבוססי מים קלים, אנגרה 1, עם תפוקה של 637MWe שחובר לרשת החשמל המקומית בשנת 1985, ואנגרה 2, עם תפוקה של 1,350MWe שחובר בשנת 2000.

כור שלישי, אנגרה 3, שאמור לספק 1,405MWe נמצא בבנייה. הפרויקט שלו הותנע בשנת 1984 ופעל 4 שנים עד להקפאתו. עבודה על הפרויקט חודשה בשנת 2010 והוא מתוכנן להיכנס לשימוש פעיל ב-2018.

אנרגיה גרעינית

אֵנֶרְגִּיָּה גַּרְעִינִית היא האנרגיה הטמונה בגרעין האטום. בדרך כלל מתייחס המושג לניצול האנרגיה לצרכיו של האדם. גרעין האטום מורכב מפרוטונים ונייטרונים הקשורים זה לזה על ידי הכוח הגרעיני. כאשר הם מופרדים, משתחררת אנרגיית קשר גרעינית.

ביקוע גרעיני

ביקוע גרעיני (באנגלית: Nuclear fission) הוא תגובה פיזיקלית שבה גרעין אטום מתפצל לגרעינים קטנים יותר תוך פליטה של נייטרונים. תופעה זו מתרחשת בגרעינים של יסודות כבדים ומלווה בשחרור של אנרגיה רבה, הנפלטת בצורת אנרגיה קינטית של תוצרי הביקוע וקרני גמא.

הביקוע הגרעיני, או, ליתר דיוק, תגובת שרשרת של ביקוע גרעיני, הוא הבסיס לפעולתם של כור גרעיני, שבו הביקוע הגרעיני נעשה בצורה איטית ומבוקרת, ושל פצצת אטום, שבה הביקוע הגרעיני נעשה בצורה מהירה ביותר. פצצות מסוג זה הוטלו על הירושימה ועל נגסאקי בשלהי מלחמת העולם השנייה על ידי ארצות הברית.

חולות ניצנים

שְׁמוּרַת חוֹלוֹת נִצָּנִים (או חולות אשדוד) הוא מתחם המשתרע על פני 30 אלף דונמים דרומית לאשדוד וצפונית לאשקלון, על חוף הים התיכון. למעט היישוב ניצן השטח כמעט ולא מיושב. החולות הוכרזו כשמורת טבע על מנת להגן על הדיונות המעטות שקיימות בארץ ישראל, ולאחר שנעשה שימוש לא יעיל בחולות למען תעשיית הבנייה בארץ. החולות בניצנים מאופיינים בקרקע הכורכר הטיפוסית למישור החוף הדרומי.

בשמורה יש מגוון צמחים ובעלי חיים הכוללים צבי מצוי ארצישראלי (מעל 100 פרטים), צב יבשה מצוי, תן זהוב, חזיר בר, שועל מצוי, ארנבות, נמיות וחוגלות.

במרחק של כקילומטר מחוף הים משתרעת שורה של בריכות מי תהום. הבריכות נוצרו כתוצאה מחפירתן של מחצבות כורכר בין שנות ה-60 לשנות ה-90, ואורכן הכולל כקילומטר אחד מצפון לדרום. החפירה בין צוקי הכורכר בגובה של כ-20 מטרים אפשרה למי התהום להציף את המחצבות, וכך נוצרו בריכות מלאכותיות שסביבן גדלים צמחים הידרופיליים.

מלבד שמורת הטבע והיישוב הדתי-לאומי ניצן שוכנים במתחם גם בסיס טירונות (בט"ר ניצנים), חוף רחצה בתשלום וכן פארק המשמש להופעות רוק.

יחסי סוריה–קוריאה הצפונית

סוריה וקוריאה הצפונית נמצאות ביחסים הדוקים עוד מאז סוף שנות ה-60 של המאה ה-20, כאשר קוריאה הצפונית סיפקה סיוע צבאי לסוריה במלחמותיה עם ישראל. לכל אחת מהמדינות שגרירויות בבירות אחת של השנייה.קוריאה הצפונית בנתה כור גרעיני בסוריה על בסיס התוכנית של הכור הגרעיני שלה ביונגביון, ופקידים רשמיים בקוריאה הצפונית ביקרו באופן קבוע באתר. הכור הסורי נהרס על ידי ישראל במהלך תקיפה אווירית בשנת 2007. ארצות הברית חיקקה את "החוק למניעת נשק גרעיני לצפון קוריאה וסוריה" בשנת 2000. בשנת 2016 היו דיווחים כי כוחות קוריאה הצפונית נלחמים כדי להגן על המשטר הסורי במלחמת האזרחים בסוריה.

כ"ג באלול

כ"ג באלול הוא היום העשרים ושלושה בחודש השנים עשר

בשנה העברית, למניין החודשים מתשרי, והיום העשרים ושלושה בחודש השישי

למניין החודשים מניסן. כ"ג באלול לעולם לא יחול, בלוח העברי הקבוע, בימים ראשון,

רביעי

ושישי, ועל כן הוא משתייך לקבוצת הימים הנקראת "לא אדו".

כור גרעיני טבעי

כור גרעיני טבעי הוא כור גרעיני קדום שתגובת השרשרת החלה בו באופן ספונטני והוא עבד באופן עצמאי. ייתכן שכורים כאלה פעלו במרבצי אורניום ברחבי העולם לפני מיליארדי שנה כאשר ריכוזו של החומר הבקיע אורניום-235 היה גבוה יותר מאשר כיום. מכרה האורניום באוקלו שבגבון הוא המקום היחיד שבו התגלו עד כה (2013) ראיות לקיומם של כורים גרעיניים טבעיים קדומים.

ליבת כור גרעיני

ליבת כור גרעיני (המכונה לעיתים "ליבת כור" או "ליבה") היא חלק מכור גרעיני המאכסן את רכיבי הדלק הגרעיני במקום היוצרות הביקוע הגרעיני.

מוריס בורז'ס-מונורי

מוריס בורז'ס מונורי (בצרפתית: Maurice Bourgès-Maunoury; ‏19 באוגוסט 1914 - 10 בפברואר 1993) היה פוליטיקאי צרפתי, איש המפלגה הרדיקלית (מפלגת מרכז-שמאל), אשר שימש שר בממשלות צרפת מראשית שנות ה-50 ועד 1958. בשנת 1957 כיהן גם כראש ממשלת צרפת (לאחר גי מולה). מידידי ישראל, שמכר כור גרעיני לישראל לאחר שממשלתו התפרקה, היה שר ההגנה בתקופת מבצע סיני.

מונצח בירושלים ברחוב על שמו בשכונת פסגת זאב

מסה קריטית

מסה קריטית של חומר בקיע, היא כמות החומר המינימלית הנחוצה ליצירת תגובת שרשרת גרעינית. המסה הקריטית של חומר בקיע תלויה בתכונותיו הפיזיקליות, בצורה שלו, מידת הטוהר שלו, ובמיקומו - האם הוא מוקף בחומר הקולט נייטרונים (וכך מאט את תגובת השרשרת), או בחומר המחזיר אותם.

כאשר תגובת שרשרת במסה של חומר בקיע מקיימת את עצמה ללא אובדן כוח, חום או נייטרונים, המסה נקראת קריטית. במילים פשוטות, תגובת שרשרת אשר התרחשותה אפשרית נקראת קריטית (critical).

הצגה מתמטית של מסה קריטית תלויה בגורם הכפלת הנייטרון האפקטיבי

כאשר מייצג את המספר הממוצע של נייטרונים המשוחררים בכל ביקוע ו- מייצג את ממוצע הנייטרונים שעוזבים את מערכת השרשרת (על ידי קליטה בגרעינים לא בקיעים או על ידי יציאה פיזית מזירת הביקוע).

אם מתקיים (מספר הנייטרונים הנפלטים שווה למספר הנייטרונים שעוזבים את המערכת), המסה נקראת קריטית.

לעומת זאת כאשר , המסה תקרא תת-קריטית או על קריטית, כדלקמן:

  • (מסה תת-קריטית, sub-critical): תחילת התגובה היא עם ביקוע אחד ומתקבל ממוצע כולל של 1/(1-k) ביקועים. כל התחלה של תגובת שרשרת דועכת במהירות. מגבר אנרגיה הוא דוגמה לתכנון של תחנת כוח גרעינית המבוססת על כור גרעיני תת-קריטי (עם 1>K). תגובות הביקוע בכור מאולצות על ידי אלומת חלקיקים ממאיץ סינכרוטרון סמוך, כך שאין חשש לתגובת שרשרת גרעינית בהיעדר אלומת החלקיקים.
  • (מסה על-קריטית, super critical): תחילת התגובה היא עם נייטרון אחד כאשר יש הסתברות לא-טריוויאלית שהוא לא גורם ביקוע או שתחילת תגובת השרשרת דועכת. אולם, ברגע שמספר הנייטרונים החופשיים הוא יותר מבודדים, סביר להניח שהוא יגדל באופן אקספוננציאלי.

תגובת שרשרת אשר אפשרית ללא צורך בנייטרונים ששחרורם מעוכב, נקראת "קריטית זריזה" (prompt critical) (וכמו כן היא גם על-קריטית). מסות גדולות אף נקראות קריטיות על-זריזות. כאשר המסה קטנה מהקריטית הביקוע ידעך עם הזמן, והיא נקראת תת-קריטית (subcritical).

ההבחנה כי תגובה על-קריטית אינה בהכרח קריטית זריזה מיוחסת לאנריקו פרמי, והיא הניחה יסוד לאפשרות לבנות כורים גרעיניים המשתמשים בתגובת שרשרת בביקוע. תגובה קריטית זריזה דינה להתפוצץ אם לא תובא במהרה תחת הגבול ה"זריז קריטי".

נשק גרעיני

נשק גרעיני הוא נשק שכוחו ההרסני נוצר על ידי תגובה גרעינית של ביקוע או היתוך. אלה מושגים בדרך כלל באמצעות הפעלת פצצת ביקוע גרעיני. אפילו פצצה גרעינית (שלעיתים נקראת גם "מתקן גרעיני") בעלת תפוקה של נשק גרעיני נמוכה היא בעלת עוצמה גדולה יותר מכל כלי נשק קונבנציונלי. מתקן גרעיני יחיד מסוגל להשמיד עיר שלמה.

בהיסטוריה של הלוחמה נעשה שימוש בנשק גרעיני רק פעמיים. שני המקרים אירעו בשלהי מלחמת העולם השנייה. המקרה הראשון אירע בבוקר ה-6 באוגוסט 1945, כשארצות הברית הטילה את פצצת האורניום "ילד קטן" על העיר היפנית הירושימה. המקרה השני אירע שלושה ימים לאחר מכן כשארצות הברית הטילה את פצצת הפלוטוניום "איש שמן" על העיר נגסאקי. השימוש בכלי נשק אלה, שתוצאתו המיידית הייתה הרג של מאות אלפי אזרחים (הערכות נעות בין 100,000 ל-200,000 בני אדם הרוגים, מספר שאף גדל לאורך הזמן כתוצאה מחשיפה לקרינה הרדיואקטיבית שיצרו הפיצוצים) היה ונותר שנוי במחלוקת. מבקרים מרחבי העולם טענו שהיו אלה פעולות לא הכרחיות של הרג המוני. לעומתם טענו אחרים, כי שימוש זה הפחית את מספר הנפגעים בשני הצדדים על ידי החשת סיומה של המלחמה, ובעיקר מנעו מארצות הברית את הצורך לממש את הפלישה המתוכננת ליפן, שהייתה צפויה לקפח את חייהם של מאות אלפי חיילים אמריקאים.

מאז הפצצת הירושימה ונגסאקי, בוצעו יותר מאלפיים פיצוצים של מתקנים גרעיניים למטרות ניסוי גרעיני, הרתעה במסגרת המלחמה הקרה או עימותים אחרים, והדגמה. המדינות היחידות הידועות כמי שביצעו ניסויים כאלה הן (לפי סדר כרונולוגי): ארצות הברית, ברית המועצות, הממלכה המאוחדת (בריטניה), צרפת, סין, דרום אפריקה, הודו, פקיסטן וקוריאה הצפונית.

אפשר שמספר מדינות אחרות מחזיקות ברשותן נשק גרעיני, אך לא הודו בכך מעולם בפומבי או שטענתן בדבר ההחזקה לא אומתה. לדוגמה, ישראל נוקטת מדיניות של עמימות באשר ליכולותיה הגרעיניות למרות הערכות כי יש ברשותה מאות ראשי קרב גרעיניים וכן יכולות שונות לשיגורם. בעבר דווח באמצעות ויקיליקס כי טורקיה אף היא מחזיקה בפצצת אטום אך היא מעולם לא אישרה זאת. איראן הואשמה על ידי האומות המאוחדות ומדינות רבות בפיתוח תוכניות גרעין למטרות צבאיות ואף הוטלו עליה ועל קוריאה הצפונית סנקציות כלכליות ואחרות. דרום אפריקה פיתחה אף היא נשק גרעיני בחשאי, אך התפרקה ממנו בתחילת שנות התשעים. סוריה הואשמה אף היא על ידי הסוכנות הבינלאומית לאנרגיה אטומית כי עסקה בפיתוח נשק גרעיני לאחר שביצעה בדיקות בעקבות פרסומי אמצעי תקשורת בינלאומיים על הפצצת כור גרעיני בשטחה על ידי ישראל.

בפצצות גרעיניות נעשה שימוש גם למטרות שאינן צבאיות, כגון ניסויים מדעיים. יסודות סינתטיים כגון איינשטייניום, שנוצרו בעת הביקוע הגרעיני, התגלו כתוצאה מהניסוי הראשון בפצצת מימן.

סאנדמן (מארוול קומיקס)

סאנדמן (באנגלית: Sandman, בתרגום חופשי לעברית: איש החול) הוא דמות בדיונית של נבל-על המופיע בחוברות הקומיקס ספיידרמן ביקום מארוול קומיקס. דמותו של סאנדמן הופיעה לראשונה בחוברת The Amazing Spider-Man #4 מספטמבר 1963, ונוצרה על ידי הכותב סטן לי והמאייר סטיב דיטקו.

סאנדמן הוא האלטר אגו של ויליאם בייקר, עבריין מקוני איילד שבילדותו ננטש על ידי אביו ונשאר לגדול לבד עם אימו הענייה והאלכוהוליסטית. ילדותו הקשה והחוסר בכל גרמו להיהפך לעבריין, ולסטות לגמרי מדרך הישר אשר בה ניסה לגדול כילד אך נכשל. בעת מנוסה ממשטרה, בייקר מצא עצמו במתקן לניסוי בנשק גרעיני, שם, הוא בא במגע עם חול שעבר קרינה רדיואקטיבית בידי כור גרעיני ניסיוני, וכתוצאה מכך גופו והחול הרדיואקטיבי התמזגו לאחד, והמבנה המולקולרי שלו השתנה, ואפשר לו שינוי צורה לחול, ובמצב זה לשנות את גודלו ולהתעופף. בייקר אימץ את זהות "סאנדמן" והחל לפעול כנבל-על, ועוד בתחילת פעילותו פגש בספיידרמן שיהפוך לאויבו הנצחי. עם זאת, הוא חזר כמה פעמים למוטב וניסה להשתקם, אף בהצטרפות זמנית לאוונג'רס, אך בסופו של דבר הוא תמיד מצא את עצמו בחזרה בעולם הפשע.

דמותו של סאנדמן מדורגת במקום ה-72 ברשימת מאה נבלי-העל הגדולים של כל הזמנים, לפי אתר IGN. את דמותו של סאנדמן בסרט הלייב אקשן "ספיידרמן 3" מ-2007 גילם השחקן תומאס היידן צ'רץ.

קונבאייר X-6

קונבאייר X-6 היה מטוס ניסוי מוצע, כחלק מפרויקט לפיתוח מטוס גרעיני. בפרויקט נעשה שימוש במפציץ קונבאייר B-36 פיסמייקר כבסיס לניסוי, ועל אף שהוא שונה והותאם (ושמו שונה ל-NB-36H) כבר בשלב מוקדם של הפרויקט, התוכנית בוטלה לפני שמטוס X-6 ומנועיו המופעלים באמצעות כור גרעיני הושלמו. ה-X-6 היה חלק מסדרה של תוכניות אשר התקיימו בין 1946 ל-1961, ועלו בסך הכל כ-7 מיליארד דולר. מכיוון שמטוס כזה לא נדרש לתדלוק הוא אינו מוגבל בטווח באופן תאורתי. התאוריה הייתה כי מפציצים אסטרטגיים יוכלו לשהות באוויר במשך שבועות ברציפות.

קנדו (כור גרעיני)

כור קנדו (באנגלית: CANDU Reactor) הוא כור גרעיני שפיתחה החברה לאנרגיה אטומית של קנדה בשנות ה-50 ובשנות ה-60 של המאה העשרים, בשיתוף עם חברת החשמל של חבל אונטריו שבקנדה. בכורים אלו משמשים מים כבדים להאטת נייטרונים (moderator) ומים כבדים תחת לחץ גבוה משמשים לקליטת החום שנוצר בתהליך הביקוע הגרעיני. הדלק הגרעיני הוא אורניום לא מועשר.

שמו של הכור נגזר מהאותיות הראשונות במילה קנדה (CAN), מהאות הראשונה במילה דאוטריום (D), אחד המרכיבים של מים כבדים, ומהאות הראשונה במילה אורניום (U).

כמה מהתכונות הייחודיות של כור קנדו:

היכולת לפעול על אורניום טבעי בלתי מועשר.

היכולת להטעין לתוכו אורניום חדש ולפנות את האורניום המשומש תוך כדי פעולת הכור, מבלי שיהיה צורך לכבותו.

הכור בנוי ממספר רב של צינורות העמידים בלחץ גבוה במקום מכל אחד גדול העמיד בלחץ גבוה כמקובל בכורים אחרים.

שארל דה גול (נושאת מטוסים)

נושאת המטוסים שארל דה גול היא נושאת המטוסים היחידה אשר מופעלת כיום בצי הצרפתי. והיא קרויה על שמו של נשיא צרפת לשעבר הגנרל שארל דה גול.

קדמו לה תשע נושאות מטוסים קטנות יותר, והיא הראשונה אשר מופעלת על ידי כור גרעיני מבין נושאות המטוסים הצרפתיות, וכמו כן הראשונה המופעלת על ידי כור גרעיני מחוץ לצי ארצות הברית.

בנושאת המטוסים מוצבים מטוסי דאסו ראפאל M ו-E-2 הוקאיי, והיא מצוידת במערכות אלקטרוניות משוכללות ובטילי אסטר. הנושאת נחשבת לספינת הדגל של הצי הצרפתי, והשנייה בגודלה באירופה אחרי אדמירל קוזנצוב וככל הנראה החזקה ביותר.

שמה של נושאת המטוסים כפי שקבע פרנסואה מיטראן, נשיא צרפת דאז, היה רישלייה, על שם הקרדינל רישלייה, אך ז'אק שיראק, שהיה ראש הממשלה החליף את השם לשארל דה גול.

בניית נושאת המטוסים הושלמה בשנת 1994. עלותה מוערכת ב-3 מיליארד אירו. היא נמצאת בשירות מאז 2001.

ב-21 בנובמבר 2001, צרפת החליטה לשלוח את שארל דה גול לאוקיינוס ההודי, במטרה לתמוך במבצע האמריקאי נגד אפגניסטן. כוח המשימה, שכלל את נושאת המטוסים, שלוש פריגטות ומכלית, הפליג ב-1 בדצמבר 2001.

לאחר פיגועי נובמבר 2015 בפריז החליטה צרפת לשלוח את נושאת המטוסים יחד עם כוחות נוספים במסגרת מבצע נחישות טבועה.

תגובת שרשרת גרעינית

תגובת שרשרת גרעינית מתרחשת כאשר בממוצע יותר מתגובה גרעינית אחת נגרמת על ידי תגובה גרעינית נוספת, ובכך מובילה לגדילה אקספוננציאלית במספר התגובות הגרעיניות.

תגובת שרשרת לא יציבה הכוללת כמות מספיקה של דלק ביקוע (מסה קריטית) יכולה לגרום לפיצוץ שמשחרר אנרגיה, והיא התפיסה העומדת בבסיס הרעיון של נשק גרעיני. בנוסף, ניתן לשלוט בתגובת השרשרת ולעשות בה שימוש כמקור אנרגיה (בכורים גרעיניים).

להלן כמה משוואות ביקוע, המראות ממוצעים בתגובת שרשרת גרעינית:

U-235 + neutron -> fission fragments + 2.52 neutrons + 180 MeVPu-239 + neutron -> fission fragments + 2.95 neutrons + 200 MeVמשוואות אלה אינן כוללות בתוכן 10MeV עבור חלקיקי נייטרינו שלא נעשה בהם שימוש וקשה לגלותם.

כשאטום כבד עובר ביקוע גרעיני הוא נשבר לשני שברי ביקוע או יותר. שברי הביקוע מורכבים מאטומים קלי משקל יחסית לאטום הכבד. סכום המסות שלהם לא תואם במדויק לזה של האטום הכבד, גם כאשר מתחשבים בנייטרון שגרם לביקוע. הפרש המסות מורכב מנייטרונים שנפלטו ושחרור של אנרגיית קשר. הנייטרונים עוזבים את אתר הביקוע במהירות גבוהה, ועשויים להתנגש עם אטומים כבדים אחרים בתופעה המכונה בשם "לכידת ביקוע". דבר זה יכול להסתיים בביקוע גרעיני, וכך ליצור את הבסיס לתגובת שרשרת.

תחנת כוח גרעינית

תחנת כוח גרעינית היא תחנת כוח שמקור החום שלה הוא כור גרעיני. כמקובל בכל תחנת כוח תרמית, החום משמש ליצירת קיטור אשר מניע את טורבינת הקיטור אשר מחוברת לגנרטור חשמלי שמספק חשמל. על פי הסוכנות הבינלאומית לאנרגיה אטומית (סבא"א), נכון לאפריל 2014, יש 435 תחנות כוח גרעיניות פעילות ב-31 מדינות.

תקיפת הכור הגרעיני בסוריה

תקיפת הכור הגרעיני בסוריה על ידי חיל האוויר הישראלי (מבצע מחוץ לקופסה) בוצעה ב-6 בספטמבר 2007, כ"ג באלול ה'תשס"ז, לאחר חצות הלילה. התקיפה נעשתה תחת מעטה של חשאיות, שנשמר גם לאחריה. כשישה חודשים לאחר מועד התקיפה, הודיעו גורמים בממשל האמריקאי כי היעד שהותקף והושמד היה כור גרעיני לייצור פלוטוניום, שנבנה בסוריה בעזרת קוריאה הצפונית. העיתון הגרמני "דר שפיגל" פרסם כי גורמי מודיעין טענו שהכור בסוריה שימש לסייע לתוכנית הגרעין האיראנית וכי עבדו בו גם מדענים צפון-קוריאניים. העיתון "הארץ" דווח גם כי איראן מימנה את בניית הכור שהופצץ.ב-2011 אישרה גם הסוכנות הבינלאומית לאנרגיה אטומית שהמטרה שהופצצה אכן הייתה כור גרעיני בשלבי בנייה. העיתון "דר שפיגל" דיווח כי שם הקוד של הפעולה היה "מבצע בוסתן", ומקורות אחרים דיווחו כי שם הקוד היה "מבצע אריזונה", אך, כאמור, השם הרשמי היה "מבצע מחוץ לקופסה". ב-21 במרץ 2018, לאחר יותר מעשר שנים, אישרה ישראל רשמית שהפציצה את הכור, ופרסמה פרטים על המבצע.

דף זה בשפות אחרות

This page is based on a Wikipedia article written by authors (here).
Text is available under the CC BY-SA 3.0 license; additional terms may apply.
Images, videos and audio are available under their respective licenses.