Loading AI tools
מוויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
כור גרעיני הוא מתקן שבו מתחוללת תגובת שרשרת גרעינית מבוקרת[1]. הואיל ואין בנמצא כרגע 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 המשמשות לייצור חשמל. תהליכים גרעיניים מייצרים אנרגיה רבה מאוד ביחס למסת הדלק שהם צורכים, בהשוואה לתהליכים כימיים כדוגמת בעירה המתרחשים בתחנות כוח המונעות באמצעות דלק מאובנים.
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 במסגרת פרויקט מנהטן את הכור הגרעיני הראשון שישמש למטרת מחקר. הכור הוקם במעבדה המטלורגית של אוניברסיטת שיקגו, והתבסס - ככל הכורים שנבנו אחריו - על תגובת שרשרת. הכור הגרעיני הראשון בהיקף ייצור מלא נבנה ב-1944 באתר הנפורד במדינת וושינגטון שבארצות הברית, גם הוא כחלק מהמאמץ האמריקאי בפרויקט מנהטן. הכור שימש ליצור פלוטוניום עבור פצצת האטום "איש שמן" שהוטלה על העיר נגסאקי על ידי ארצות הברית במלחמת העולם השנייה.
ערך מורחב – ליבת כור גרעיני
ליבת הכור היא אזור שבו מתרחש הביקוע 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 בקרה העשויים מחומר המסוגל לבלוע 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" או "הדממה" (Shutdown) של הכור. דוגמה לחומרים בולעי נייטרונים הם בור וקדמיום.
כאשר הכור מתחיל לפעול בפעם הראשונה או חוזר לפעול לאחר הדממה ארוכה הוא זקוק למקור נייטרונים אשר מוחדר לתוך הליבה כדי לאתחל את תגובת השרשרת (Startup). כאשר תגובת השרשרת מתייצבת והופכת להיות רציפה הכור מוגדר להיות במצב קריטי.
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.
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.
בכור גרעיני קיימות בדרך כלל שתי מערכות שחלוף חום:
בשל הצורך בכמות רבה של מים זמינים, בנויות תחנות כוח גרעיניות פעמים רבות סמוך לחוף ים.
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. 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 ייצור 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.
שני מקרי האסון הידועים ביותר שנגרמו כתוצאה מתקלה בכור גרעיני הם אסון צ'רנוביל (1986) והאסון הגרעיני בפוקושימה (2011).
התקלות הנפוצות בכור גרעיני הן:
היות שלכורים הגרעיניים קיימים שימושים רבים, סוגיית מזעורם הפכה עם השנים לנושא מחקר מרכזי. הקפיצה הטכנולוגית הראשונה בתחום מזעור הכורים נועדה להתאים את ממדי הכור להפעלה בצוללות ובנושאות 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 נקודת מפנה שלילית, 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 הכריזה חברה אמריקאית שהצליחה לפתח כור גרעיני ממוזער העומד בכל דרישות הבטיחות ואפשר להפעילו אפילו 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[3].
כור מודולרי קטן (Small modular reactors) הוא כור קטן בהשוואה לכור הגרעיני הרגיל. הוא אמנם יפיק פחות אנרגיה, אך כיוון שניתן לשרשר כמה כורים כאלו, ניתן להפיק מהם בסופו של דבר את כמות האנרגיה הנדרשת.
יתרונותיו:
ערך מורחב – תוכנית הגרעין של ישראלבישראל 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 וזאת על אף תוכניות רבות בתחום האנרגיה הגרעינית שנזנחו בזו אחר זו.
כורים גרעיניים, דף שער בספרייה הלאומיתSeamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
