# ביקוע גרעיני

### מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

יש לך הודעות חדשות (השווה לגרסה הקודמת).
ביקוע U-235

ביקוע גרעיני - תגובה פיזיקלית, שעיקרה פיצולו של גרעין אטום לשני גרעינים קטנים יותר בתוספת נייטרונים. ביקוע גרעיני של יסודות כבדים הינו תגובה אקסותרמית ומלווה בשחרור של אנרגיה רבה, הנפלטת בצורת קרני גמא, חום והאנרגיה הקינטית של תוצרי הביקוע.

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 ביקוע גרעיני ("פצצת אטום"), שבה הביקוע הגרעיני נעשה בצורה מהירה ביותר. פצצות מסוג זה הוטלו על הירושימה ונגאסקי בשלהי מלחמת העולם השנייה על ידי ארצות הברית.

## [עריכה] תיאור פיזיקלי

גרעינים של יסודות כבדים אינם יציבים כמו אלה של יסודות קלים יותר. בשל גודלם הרב, הכוח הגרעיני החזק, אשר פועל רק במרחקים קצרים מאוד, אינו מחזיק אותם באותה מידה של עוצמה כמו ביסודות שנמצאים לפניהם בטבלה המחזורית, ולכן קל יותר לבקע אותם - על ידי נייטרון או פרוטון, ויתרה מזאת, ביקוע כזה משחרר אנרגיה (על חשבון האנרגיה הפוטנציאלית של הקשר הגרעיני שנשבר). מסיבה זו גם אחת לפרק זמן מסוים מתרחש ביקוע ספונטני של אטום זה או אחר של יסוד כבד. אין לבלבל בין ביקוע ספונטני לדעיכה רדיואקטיבית - בביקוע הגרעין מתחלק לשני חלקים שווים בערך במסתם, ואילו בדעיכה האטום הופך לאטום הקרוב אליו בטבלה המחזורית, תוך כדי פליטה של חלקיק יסודי אחד או כמה.

אך ביקוע אחד אינו מספיק על-מנת ליצור תגובת שרשרת יציבה, שתוכל להמשיך ולשנע את עצמה. אמנם בעת כל ביקוע נוצרים כמה נייטרונים אשר יכולים לעורר עוד ביקוע וכן הלאה, אך הם לא תמיד מספיק אנרגטיים על-מנת לבקע חלק מהאיזוטופים הרדיואקטיביים (דוגמיא קלאסית לאיזוטופ בר-ביקוע שאינו מתאים לתגובת שרשרת גרעינית הוא האיזוטופה הכבד של אורניום, U-238), ולכן לא תתרחש תגובת שרשרת אלא אם לא התבצעה קודם לכן העלאת ריכוזו (העשרה) של האיזוטופ המתאים. ישנה גם הבעיה ההפוכה לבעיה זו: יכול להיות שהנייטרונים שנפלטים כתוצאה מהביקוע אנרגטיים מדי בשביל ה"דלק" הגרעיני ו"מפספסים" את האטומים שלו. את הבעיה הזו פותרים בעזרת מאיטי נייטרונים, כגון מים כבדים או גרפיט. דרישה נוספת שמגבילה את האפשרות להיווצרותה של תגובת שרשרת היא הדרישה למסה קריטית. אמנם בעת כל ביקוע נוצרים נייטרונים שיכולים לעורר ביקועים נוספים, אך אם גוש החומר שהתגובות מתרחשות בתוכו אינו גדול דיו, רבים מהנייטרונים הללו עשויים לצאת מחוץ לגוש - וכתוצאה מכך, לא ישתתפו ביצירת תגובת השרשרת.

החומר הבקיע הטבעי ושבו השתמשו לראשונה לביקוע הוא היסוד הכבד אורניום, שהאיזוטופ הנדיר שלו (U-235) ניתן לביקוע. יסוד נוסף, מלאכותי, המשמש לביקוע הוא פלוטוניום, ובפרט האיזוטופ הנפוץ שלו, Pu-239.

דוגמה לביקוע של אורניום:

דוגמה לביקוע של פלוטוניום:

## [עריכה] היסטוריה

בשנות ה-30 החלו מדענים שונים (בעיקר אנריקו פרמי, אירן קירי ופרדריק ז'וליו-קירי) לבצע ניסויים של "הפצצת" אורניום בנייטרונים, מתוך תקווה לבנות באופן כזה את היסוד ה-93 (רעיון שהתממש בסוף, אך מאוחר יותר). במהלך ניסויים אלה התגלה, שנוצרים באורניום כתוצאה מ"הפצצה" כגון זו כל מיני יסודות שונים, אך כולם אינם היסוד ה-93, אלא יסודות מוכרים מאמצע הטבלה המחזורתי, כגון לנתן, ברום, קריפטון, טלור וכדומה. תוצאות אלה נראו מוזרות, והנסיינים תירצו אותן בכך שאלה אינם היסודות האלה, אלא היסודות הרדיואקטיביים הדומים להם מבחינה כימית.

בתחילת 1939 חזרו על ניסוי זה המדענים הגרמניים אוטו האן ופריץ שטרסמן. הם גילו - ופרסמו, שבעת הפגזה של אורניום על ידי נייטרונים נוצר בו איזוטופ רדיואקטיבי של היסוד בריום. על סמך זה הניחו זוג פיזיקאים אחרים, ליזה מייטנר ואחיינה אוטו פריטש, שאיזוטופ זה ואיזוטופים אחרים הדומים לו נוצרים מהאורניום בשל התפרקותו תחת השפעת הנייטרון.

עד מהרה החדשות הגיעו לארצות הברית - דרך הפיזיקאי הדני נילס בוהר, ותוך ימים מספר התכנסה בוושינגטון ועידה של פיזיקאים תיאורטיקנים בנושא ביקוע האורניום. בוועידה זו השתתף גם אנריקו פרמי, אשר בשיחה עם בוהר העלה את ההשערה כי במהלך הביקוע עשויים להיפלט נייטרונים נוספים, ועל ידי כך יכולה להיווצר תגובת שרשרת גרעינית.

בתקופת מלחמת העולם השנייה נערכו מחקרים רבי-היקף על הביקוע הגרעיני, הן לצורך יצירת תגובת שרשרת מבוקרת (שעליה פועל כור גרעיני) והן לצורך יצירת תגובת שרשרת לא מבוקרת (שעליה מבוססת פצצת אטום). מחקרים אלה נודעו בשם הכולל פרויקט מנהטן, והם אכן השיגו את מטרותיהם: ב-1942 הופעל הכור הגרעיני הראשון בתולדות האנושות, וב-6 באוגוסט 1945 פוצצה פצצת האטום הראשונה בהיסטוריה.

## [עריכה] שימושים

ביקוע גרעיני הוא תגובה מאוד אנרגטית - כל ביקוע משחרר כמה מאות מא"ו עבור כל אטום מבוקע, לעומת כמה עשרות א"ו עבור כל תגובה יחידאית של חמצון, כגון בשריפה או פיצוץ של TNT. משום כך, מאז שהתגלה הביקוע הגרעיני והאפשרות לתגובת שרשרת של ביקועים, נעשה שימוש באנרגיית הביקוע, הן צרכי מלחמה (פצצת אטום) והן לצרכי שלום (כור גרעיני).

נוסף על כך שהביקוע הגרעיני הוא אנרגטי יותר מחמצון ושריפה, יש לו יתרונות נוספים על פני שריפת דלק מאובן: בעת ביקוע גרעיני לא נפלט פחמן דו-חמצני, שהוא גז חממה, ולאורניום, בניגוד לפחם או לנפט, אין שימושים אחרים. ברם, למרות יתרונות מפתים אלה, לדלק הגרעיני חסרונות גדולים בתחום הבטיחות: תאונה בכור גרעיני כמו זו שקרתה בצ'רנוביל או כמו זו שכמעט קרתה באי שלושת המילין עלולה להביא לזיהום רדיואקטיבי ולגבות רבבות קורבנות בסביבה עצומה סביב המוקד. בעיה נוספת בהפעלתם של כורים גרעיניים היא בעיית תוצרי הביקוע, שהם חומרים מאוד רדיואקטיביים, אשר לא מתפרקים במשך אלפי שנים: הדרך היחידה להיפטר מהם באופן בטוח היא לקבור אותם בפירים עמוקים בבטן האדמה, בעומק של כמה מאות מטרים, בתוך סלע קשה ובקופסאות אטומות, כדי שחומרים רדיואקטיביים לא ידלפו החוצה ולא יזהמו את הקרקע או את מי התהום. בשל חסרונות אלה השימוש בדלק גרעיני עדיין אינו גורף, והוא מהווה מושא לדיון פוליטי נוקב.

## [עריכה] ראו גם

- כור גרעיני
- פצצת אטום
- העשרת אורניום
- פרויקט מנהטן
- היתוך גרעיני
- תוצרי ביקוע גרעיני

מקור: http://he.wikipedia.org../../../%D7%91/%D7%99/%D7%A7/%D7%91%D7%99%D7%A7%D7%95%D7%A2_%D7%92%D7%A8%D7%A2%D7%99%D7%A0%D7%99.html

קטגוריה: פיזיקה גרעינית

##### Views

- ערך
- שיחה
- גרסה נוכחית

##### קהילה

- שער הקהילה
- עזרה
- דלפק ייעוץ
- מזנון
- יצירת קשר
- ספר אורחים

##### חיפוש

##### שפות אחרות

- English
- العربية
- Català
- Česky
- Dansk
- Deutsch
- Ελληνικά
- Esperanto
- Español
- فارسی
- Suomi
- Français
- Galego
- Hrvatski
- Italiano
- 日本語
- 한국어
- Nederlands
- Norsk (nynorsk)
- Norsk (bokmål)
- Polski
- Português
- Simple English
- Slovenščina
- Српски / Srpski
- ไทย
- Türkçe
- 中文