פרופ' אשר יהלום

תנאים לייצוב תהליך הייצור של אנרגיה תרמו גרעינית להפקת אנרגיה זולה ובלתי מזהמת

שיתוף פעולה מחקרי בין אוניברסיטת אריאל לאוניברסיטת פרינסטון

המחקר פורסם על ידי אוניברסיטת קיימברידג' ((Cambridge University Press

קישור למחקר

תנאים לייצוב תהליך הייצור של אנרגיה תרמו גרעינית להפקת אנרגיה זולה ובלתי מזהמת

פרופ' אשר יהלום, פיזיקאי וסגן הפקולטה להנדסה באוניברסיטת אריאל, ממחיש את התהליך המורכב, באמצעות הניסיון המוכר לכל רוכבי האופניים כשהם מצליחים לייצב את האופניים בזמן הרכיבה

 

פרופ' אשר יהלום בשיתוף עם פרופ' הונג קין מאוניברסיטת פרינסטון חקרו במעבדת הפלסמה באוניברסיטת פרינסטון (PPPL: PRINCETON PLASMA PHYSICS LABORATORY) תהליך של ייצור אנרגיה תרמו-גרעינית.

אנרגיה תרמו גרעינית מיוצרת כאשר גרעינים קלים (בדרך כלל מימן) מתגברים על הדחייה החשמלית ביניהם וניתכים לגרעינים כבדים יותר (למשל היתוך של מימן להליום). כדי להגיע למצב כזה החומר צריך להיות בטמפרוטרות גבוהות מאד ובלחצים גבוהים, בטמפרטורות גבוהות האלקטרונים נפרדים מהאטומים והחומר עובר למצב צבירה המכונה פלזמה. כאשר מעלים את הטמפרטורה של הפלזמה, הפלזמה הופכת לבלתי יציבה. זאת הסיבה שעד היום למרות עשרות שנים של מחקר לא הצליחו החוקרים להגיע להליך מבוקר בו מייצרים אנרגיה בהיתוך כך שסך האנרגיה המושקעת קטנה מסך האנרגייה המיוצרת. יחד עם זאת אפשר לעשות זאת בתהליך לא יציב למשל בפצצה תרמו גרעינית.

נציין שייצור אנרגיה בתהליך של ביקוע גרעיני השונה מתהליך ההיתוך הגרעיני ודורש גרעינים כבדים (כגון אורניום), מיושם כבר עשרות שנים הן בכלי נשק (פצצות ביקוע גרעיניות כגון אלו שהוטלו על הירושימה ונגאסקי) והן בכורים לייצור אנרגיה חשמלית.

תהליך ייצור אנרגיה תרמו גרעינית מתרחש באופן רציף בשמש בה כוח הכבידה משמש כגורם מייצב, את התהליך הסביר לראשונה פרופ' אדינגטון מאוניברסיטת קיימברידג' כבר בשנות ה 20. אנרגייה זו היא למעשה המקור לחיים על פני כדור הארץ.

בכדור הארץ בו הכבידה חלשה בהרבה מנסים לייצב ולהכיל את הפלזמה בעזרת שדות מגנטיים, אך עד היום ולמרות התקדמויות משמעותיות שחלו התהליך טרם צלח.

כיצד אם כן ניתן לייצב את הפלזמה? בעיית היציבות מוכרת לכל רוכב על אופניים, האופניים במצב מנוחה אינם יציבים והם נוטים ליפול לימין או לשמאל אלא אם כן הרוכב ממשיך לרכב. סיבוב הגלגלים על ידי הרוכב מייצר תנע זוויתי בגלגלים המהווה קבוע תנועה שמייצב את האופניים. באופן דומה, בעבודת המחקר הגדרנו קבועי תנועה חדשים (בעזרת סימטריות של הפלזמה והמשפט המפורסם של המתמטיקאית היהודיה אמי נתר*) שעשויים לייצב את הפלזמה לצורך תהליך הפקת אנרגיה תרמו גרעינית.

*אמי נֶתֶר מתמטיקאית ופיזיקאית יהודייה גרמנייה, בזכות תרומתה לאלגברה ולפיזיקה תאורטית, ובעיקר בזכות תרומתה לתורת החוגים,  נתר ידועה כאחת המתמטיקאיות החשובות מאז ומעולם. נתר ולימדה באוניברסיטת גטינגן , שהייתה המרכז המתמטי החשוב בעולם, עד עליית הנאצים לשלטון בגרמניה ב1933, אז ברחה מגרמניה לארה"ב לאחר שחוקית נאסר עליה ללמד. לימדה במכללת ברין מאר ונפטרה ב1935 בעקבות ניתוח פשוט שהסתבך, נתר לא נישאה מעולם. סיפורה שזור מאבקים בממסד הגברי של אותה עת, והיא הפכה למודל לחיקוי עבור מדעניות רבות.

 

 

 

דילוג לתוכן