עיר חרבה ומפויחת, בניינים ורחובות שוממים מאדם. נשורת רדיואקטיבית, דומה לפתיתי שלג ואפר, יורדת על האדמה השחורה. זאת התמונה שעולה לרבים מאיתנו בראש כשאנחנו חושבים על אנרגיה גרעינית, ומשחזרים בראש את התמונות מהאסונות בצ'רנוביל (1986) ובפוקושימה (2011). זוהי התדמית שנוצרה לתעשייה הגרעינית וממחקרים רבים עולה כי רוב הציבור מתנגד להקמת כורים גרעיניים.

אבל למען האמת, אנרגיה גרעינית היא דווקא מקור אנרגיה נקי, שכמעט ולא פולט קרינה, פחמן או זיהום, בוודאי ביחס לאלטרנטיבות הקיימות – נפט, פחם וגז. האנרגיה הגרעינית גם יציבה ומספקת חשמל באופן אחיד, בניגוד לטכנולוגיות ירוקות אחרות.. בנוסף, דווקא אסונות העבר הביאו להחמרת הרגולציה בענף, שהפכה את מגזר האנרגיה הגרעינית למוסדר מאוד. יתרון גדול נוסף של הכורים הוא העלות השולית הנמוכה של ייצור האנרגיה. הכורים צורכים מעט דלק גרעיני ויש להחליפו רק פעם בכמה שנים.

מאסק וגייטס תומכים בהתלהבות

כיום, מרבית המומחים בתחום האנרגיה סבורים כי ייצור חשמל באמצעות כורים גרעיניים חדשניים עשוי להיות הפתרון הטוב ביותר למשבר האקלים, למעבר לייצור חשמל באופן נקי וירוק ולעמידה ביעדי הסכם פריז לעצירת ההתחממות הגלובלית.

היזם אילון מאסק טוען כי עתיד החשמל חייב להישען על כורים גרעיניים, וכי זו הטכנולוגיה שתשבור את התלות של מדינות אירופה בגז מרוסיה ובמחירי הנפט הגואים. ביל גייטס, מייסד מייקרוסופט, טוען כי "אנרגיה גרעינית היא האנרגיה הנקייה מפליטות פחמן היחידה הקיימת שיכולה לספק אנרגיה בכמויות גדולות, ביום ובלילה, בכל עונה וכמעט בכל מקום בכדור הארץ".

• כולם מדברים על אורניום - אבל, מה זה בכלל? כל מה שצריך לדעת
• האם איראן עדיין קרובה לפצצה - ככה רומז ראש סבא"א שאמור לדעת יותר טוב מכולם
• המלצת המערכת: כל הכותרות 24/7

סוכנות האנרגיה הבינלאומית (IEA) טוענת כי כדי להגיע ליעד של אפס פליטות עד שנת 2050, נדרשת כמעט הכפלה של הקצב השנתי של הגדלת ייצור החשמל ממקורות גרעיניים, אם כי הכפלה זו אינה ריאלית בשל הזמן והסכומים הנדרשים לאישור ולהקמת כורים גרעיניים.

למרות שהכורים הגרעיניים הראשונים בעולם החלו את פעילותם לפני כ-70 שנה, רק כ-10% מהחשמל העולמי מיוצר בדרך זו. זאת, בעקבות החלטות ממשלה, בעיקר במערב אירופה, להפחית מקורות גרעיניים, משום שאלה נתפסו כ"לא ירוקים". יחד עם זאת, כ-55 כורים נמצאים כעת בהקמה ויחד עם הכורים שבתכנון, מדובר בצבר של כ-100 כורים. רובם המכריע יוקמו בסין (אשר הצהירה כי תקים כ-150 כורים ב-15 השנים הקרובות), ונתח נכבד מהם בהודו, קוריאה הדרומית ובאיחוד האמירויות. אך מתחילים לראות בעולם שינוי. ביפן למשל, נערך לאחרונה סקר שמצביע על שינוי מגמה ועל תמיכה של הציבור החזרת האנרגיה הגרעינית.

בישראל יש גז, רוח, מים ושמש, האם צריך גם אנרגיה גרעינית?

החלופות העיקריות הקיימות לייצור אנרגיה נקייה מפליטות פחמן הן האנרגיה הסולארית, אנרגיית רוח, אנרגיית הידרו ואנרגיה גיאותרמית. אנרגיה זו אמנם נקייה, אך הייצור שלה תלוי במזג האוויר ואינו אחיד, ולכן האנושות לא יכולה להסתמך על מתקנים אלו לבדם. אנרגיה סולארית אינה מפיקה חשמל בלילות, ואפילו לא מפיקה אנרגיה בצורה אחידה לאורך שעות היום. גם אבק ולכלוך שמצטברים על הפנלים פוגעים באיכות ההפקה. טורבינות הרוח תלויות בעוצמת משבי הרוח, וקור עז עשוי אף להקפיא אותן (דבר שקרה בחורף שעבר בטקסס). אנרגיה המיוצרת במתקנים גיאותרמיים, כמו אלו של חברת אורמת הישראלית, חלוצת הטכנולוגיה, אמנם נותנים פתרון מדויק, נקי ואחיד לאורך היממה לייצור החשמל, אך מוגבלים בכמותם לאור העובדה שהם חייבים להיות ממוקמים באזורים געשיים – ואין מספיק אתרים כאלה בעולם.

• עלייתה ונפילתה של חלוצת הרובוטיקה הצרכנית והצבאית
• השווקים סוגרים שנה בעליות - מה קורה באסיה ובחוזים והאם האופוריה מוצדקת?
• תוכן שיווקי שוק הסקנדרי בישראל: הציבור יכול כעת להשקיע ב-SpaceX של אילון מאסק
• "הזדמנות קיצונית באנבידיה" -בברנשטיין מצפים לזינוק של 54%...

איך מיוצר חשמל בכורים גרעיניים?

בגרעין האטום פרוטונים (בעלי מטען חשמלי חיובי) וניוטרונים (נטולי מטען חשמלי), וכוח עוצמתי שמחזיק אותם יחד וגובר על הדחייה שבין הפרוטונים. כורים גרעיניים מפיקים אנרגיה באמצעות ייצור שרשרת של ביקוע גרעיני אינסופי, מבוקר ואיטי, בדרך כלל של אורניום-235 מועשר, באמצעות ניוטרונים חופשיים. תהליך שרשרת הביקוע משחרר אנרגיה עצומה, יוצר חום אדיר ולכן לכורים יש מנגנון קירור. במרבית הכורים שקיימים כיום חומר הקירור הינו מים, שהופכים לקיטור, המסובב טורבינה שמייצרת חשמל.

חלק מתוצרי הביקוע הם רדיואקטיביים (מתפרקים מעצמם) ופולטים חום עז וקרינה ברמות שונות. לחלק מתוצרי הביקוע זמן מחצית חיים ארוך מאוד ולכן חייבים להבטיח אחסון שלהם למשך זמן ארוך. חלק מהמדינות אף מבצעות מיחזור של האורניום והפלוטוניום לשימוש נוסף. לאור הפקת הפלוטוניום המשמש לייצור פצצות גרעין, נוצר סיכון ביטחוני שמעורר את הצורך לאבטח את התוצרים נגד גניבות.

הכר את הכור: הכורים הגרעיניים החדשניים שבפיתוח

כיום מפותחות טכנולוגיות חדשות שיהפכו את הכורים החדשים לבטוחים יותר, ליעילים יותר, לזולים יותר ולכאלה שהקמתם מהירה יותר. הנה כמה מהם:

1. כורים מודולריים קטנים (SMR) 

אחת הטכנולוגיות הבולטות הנמצאות בפיתוח כיום, היא כורים גרעיניים מודולריים קטנים (SMR) – שפותרים את הבעיות הכרוכות בהקמת כורים גרעיניים גדולים. הם זולים יותר, בטוחים יותר, מוקמים מהר יותר וניתנים להקמה כמעט בכל מקום. כורים אלה יכולים להאיץ דרמטית את כמות החשמל המיוצרת באמצעות כורים גרעיניים.

בעוד שתחנות כוח גרעיניות קונבנציונליות הן ענקיות, הקמתן מורכבת ואיטית ובדרך כלל הן בעלות הספק של 300-1,700 מגה-ואט והן משמשות לייצור חשמל בקנה מידה גדול, תחנות ה-SMR הן בדרך כלל בעלות קיבולת של עד 300 מגה-ואט, מתאימות לרשתות חשמל בגדלים שונים וניתנות להרחבה בקלות.

כורים אלו מיוצרים במפעלים ומובלים מוכנים לאתר ההקמה, בניגוד לכורים הקונבנציונליים שמוקמים באתר עצמו. העובדה שבהקמת כורי SMR כמעט לא מעורבת יד אנושית, הופכת אותם לזולים יותר להקמה ולבטוחים יותר. בנוסף, הסוכנות הבינלאומית לאנרגיה אטומית (IAEA) הצהירה שתחנות SMR עשויות להצטרך תדלוק פעם ב-3-7 שנים, לעומת תדלוק ב-1-2 שנים בתחנת כוח קונבנציונלית. חלק מתחנות ה-SMR נועדו לפעול כ-30 שנה ללא תדלוק באורניום או בפלוטוניום. תדלוק פחות תכוף מקטין את הסיכונים הטמונים בהובלת חומרים רדיואקטיביים.

כמו כן, בניגוד לתחנת כוח גרעינית קונבנציונלית, שהקמתה אורכת כ-6-8 שנים, משך ההקמה של תחנת SMR אורך עד כ-2.5 שנים. משך ההקמה הקצר והעובדה שהתחנה מגיעה מוכנה מהמפעל תורמים גם להפחתת כוח האדם הנדרש ולהפחתת עלויות ההקמה באופן משמעותי (הקמתם זולה בכ15%-25% ביחס ל-MW מותקן). גם עלויות התחזוקה של תחנות ה-SMR נמוכות משמעותית מהעלויות בתחנות הכוח הגדולות. כורי ה-SMR הינם בעלי טכנולוגיות בטיחות חדשניות והפשטות היחסית במבנה שלהם מביאה לפחות מקרי סיכון. ה-SMR יכול לקרר את עצמו במגוון רחב של חומרים, ללא צורך בקרבה למקור מים טבעי גדול.

כורי המיקרו מושכים לאחרונה את תשומת הלב של רבים. אלו הם כורים קומפקטיים בעלי הספק של 1-20 MW. חברת Radiant, שגייסה מספר מיליוני דולרים עד כה, הוקמה על ידי מהנדסים, יוצאי SpaceX, מפתחת כורי מיקרו בעלי הספק של 1MW שיכולים לספק חשמל לכ-1,000 בתים למשך מספר שנים, ללא צורך במקור מים חיצוני.

האתגרים העיקריים שאופפים את שוק ה-SMR הם רישוי מסובך ורגולציה. אך מעבר לכך, יש גם את נושא העלות הכספית שנגזרת מעלות ההקמה ומהעלויות השוליות. אמנם ייצור ב-SMR זול יותר מייצור חשמל בכור גרעיני גדול, אך בהשוואה לכור MSR בתדלוק Thorium למשל, הייצור ב-SMR יקר. ייצור סולארי, רוח או הידרו, זול יותר גם הוא מבכורי ה-SMR.

3. Molten Salt Reactors (MSR) 

טכנולוגיה נוספת שבפיתוח כיום היא כורי המלח המותך (MSR). אלו עושים שימוש במלח מותך כנוזל הקירור, במקום במים. לטכנולוגיה זו מספר יתרונות, ביניהם אפשרות לטמפרטורות גבוהות בהרבה וכן בטיחות גבוהה יותר שכן לא נוצר קיטור בתהליך הקירור, אין לחצים שנוצרים כתוצאה ממנו ואין מימן שמעורב בתהליך. חלק מכורי ה-MSR המתוכננים יתודלקו בת'וריום, אשר נפוץ בטבע בערך פי 4 מהאורניום. ככל הנראה כורי ת'וריום ייצרו פחות פסולת מכורי האורניום.

כורMSR  מפורסם מוקם בוויומינג על ידי חברת TerraPower, שבבעלות ביל גייטס, בשותפות עם פסיפיק קורפ, שבבעלות ברקשייר קפיטל, והיטאצ'י-GE. כור זה צפוי לפעות ב-2028 והוא בעל מערכת אגירה.

3. היתוך גרעיני

לאחרונה חלה פריצת דרך משמעותית בתחום ההיתוך הגרעיני – מקור אנרגיה שכמעט ואינו מזהם ושניתן להפיק ממנו אנרגיה שתספיק למיליוני שנים. מדובר בתהליך בו שני אטומים מתנגשים ומתמזגים לגרעין חדש וכבד יותר. עד היום הצליחו להפיק אנרגיה בצורה כזו רק באופן לא מבוקר, בפצצת המימן. ב-2021 דיווחו מדענים אמריקאים על ניסוי שבו הצליחו לייצר באמצעות היתוך גרעיני מבוקר, שנעשה באמצעות לייזרים, 70% מהאנרגיה שהושקעה. מדענים אחרים, בצרפת, מקדמים היתוך גרעיני מבוקר באמצעות שדות מגנטיים. האנושות עדיין רחוקה מהפיכת ההיתוך הגרעיני למקור אנרגיה קונבנציונלי, אבל מדובר על התקדמות משמעותית שעשויה להצביע על הדרך שבה בעתיד נפיק את החשמל שלנו.

הכותבת הינה סמנכ"לית מחקר בקבוצת ילין לפידות