מאת קלמן אלטמן
כתיבתו של מאמר זה נשלמה ב-19 במרס. במצב כה נזיל ועל רקע התפתחויות כה דרמטיות, חייבים לקבוע באיזו נקודת זמן נעשתה הערכת המצב, העשויה להיות כבר מיושנת, בזמן הופעתה בדפוס.
הכותרת הראשית ביומון 'הארץ' (17.3) קבעה: "בעולם מעריכים כי יפן איבדה שליטה"(!). אך במאמר אחר באותו עיתון נקבע, כי ייתכן שאחר הצהריים תחודש חלקית אספקת החשמל לתחנות הכוח הגרעיניות [במיוחד לכור מס' 3 המתודלק בפלוטוניום, שבו הלחץ ממשיך לעלות], ותאפשר הפעלת משאבות לקירור הכורים.
אנו למדים מהעיתון האנגלי "גארדיאן" (17.3),שרמת הקרינה מכור מספר 3 נשארה ללא שינוי, וכי הדאגה העיקרית מופנית לא לליבת הכור, אלא לבריכות הקירור, שבהן מאוחסנים מוטות הדלק הישנים שהוחלפו. רמת הרדיואקטיביות במוטות אלה עדיין גבוהה, והם ממשיכים בשל כך להתחמם, תוך סכנה שהחומר הרדיואקטיבי בתוכם יפרוץ את מעטפות המגן וייפלט לאטמוספירה. קיימת גם דאגה לגבי בריכת הקירור של כור מספר 4 (אחד משלושת הכורים – 4, 5 ו-6 – שנסגרו לצורך תחזוקה עוד לפני רעידת האדמה) שהתרוקנה במידה רבה ממי הקירור, שהיו אמורים לכסות את מוטות הדלק. באותו בוקר (17.3) גם אירע פיצוץ בכור מספר 2, ויש חשש שמאטם הליבה נפגע.
לפנות ערב הודיעה הסוכנות הבינלאומית לאנרגיה אטומית, שהקרינה בכורים התייצבה כנראה, אבל המצב עדיין רציני מאוד. באותו זמן הודיעה טפקו, חברת החשמל של טוקיו (האחראית להפעלת הכורים), שהצליחו לחבר כבל כוח חשמלי באורך קילומטר לכורים, וינסו למחרת לחדש את אספקת החשמל לכורים.
בעימות טלוויזיוני ב"אל-ג'זירה" (16.3) בין שני מומחים לאנרגיה גרעינית, טען האחד בלהט, שיש לפרק את כל הכורים הגרעיניים, שהם ביסודם מסוכנים ובלתי-אמינים. השני טען, שלא קיים תחליף לאנרגיה גרעינית, וכי הכורים מהדור השלישי, הנבנים כיום הם הרבה יותר בטוחים מהכורים בפוקושימה, שנבנו לפני ארבעים שנה. [ומה עם הכור בדימונה, שלפי מקורות זרים נבנה לפני כ-50 שנה?]
דומני, שכל הערכה לגבי המתרחש בפוקושימה תלויה במידה רבה ביחסו של המעריך לשאלה בדבר נחיצותה של אנרגיה גרעינית. לכן אין תשובה לשאלה, "מה אומרים המומחים?" אם הנך סבור שאין צורך בכורים גרעיניים, ואפשר לעבור בהדרגה למקורות אנרגיה מתחדשת כמו רוח, מים, אנרגיית השמש או ביו-דלק (ביו-דיזל משמן דקלים או ביו-אתנול מתירס) – אזי מי, לעזאזל, צריך את הכורים הגרעיניים? לעומת זאת, אם אתה סבור, שאין תחליף לאנרגיה גרעינית; שאין אפשרות, בעתיד הנראה לעין, להחליף את האנרגיה של שריפת דלק מאובנים (פחם, נפט, גז) באנרגיה מתחדשת, אלא באחוזים קטנים, וכי כמות דלק המאובנים תתחיל ממילא לאזול בעתיד הלא רחוק (כמה עשרות שנים); ואם אתה סבור, שהמשך שריפת המאובנים תמשיך לשחרר לאטמוספירה כמויות אדירות של גזי חממה (בעיקר 2CO), שיגרמו בוודאות לשינוי קטסטרופלי באקלים כדור הארץ ולמותם של מיליוני בני אדם – אזי השאלה העומדת על הפרק אינה, האם להמשיך לבנות כורים גרעיניים, אלא – כיצד להגביר את הבטיחות שלהם. אתייחס בקיצור לשאלות אלה, וגם לבעיה המטרידה של הפסולת הגרעינית.
פוקושימה – ועתיד האנרגיה הגרעינית בעולם
מה תהיה השפעת האסון בפוקושימה על השימוש באנרגיה גרעינית בעולם?
בסין הפסיקו זמנית אישור בנייה של כורים חדשים, על מנת שיוכלו לבדוק מחדש את תקני הבטיחות הנדרשים. בגרמניה, הזדרזה הקנצלרית, אנגלה מרקל, להכריז על סגירה (זמנית) של 7 כורים גרעיניים מיושנים, שנבנו לפני 1980 – אם כי משיקולים לא לגמרי שקופים, כפי שנראה בהמשך. ההחלטה של נתניהו לשקול מחדש הקמת תחנת כוח גרעינית בנגב קשורה גם היא לפוקושימה. התברר שבניית כור בלי טכנולוגיה משוכללת ועדכנית עלולה להיות הרפתקנית ומסוכנת, בפרט כשהמדינה בונת הכור אינה חתומה על האמנה בדבר אי-הפצת הנשק הגרעיני, ובשל כך נאסר על המדינות הגרעיניות להושיט לה עזרה טכנולוגית וייעוץ.
הבה נסקור את השימוש באנרגיה גרעינית בעולם כיום.
ב-2006, כורים גרעיניים סיפקו כ-15% מהחשמל בעולם. כ-66% מהחשמל הופק מדלק מאובנים (פחם, גז ונפט), 16% מהחשמל ממפלי מים (תחנות הידרו-חשמליות), ו-3% – מאנרגיה מתחדשת אחרת.
בארצות-הברית, כ-20% מהחשמל הופק באותה שנה מאנרגיה גרעינית, ובניית כורים נוספים רבים מתוכננת בשל הלחץ לצמצם, ולו במקצת, את פליטת גזי חממה, הנוצרים בשריפת דלק מאובנים.
בצרפת, 78% מהחשמל מיוצר בכורים גרעיניים, 11% – בתחנות הידרו-חשמליות, ו-1% – בטורבינות רוח.
המצב בגרמניה מעניין. חלקה של האנרגיה הגרעינית בייצור החשמל הוא כ-25%, ואילו חלקם של הפחם והגז – כ- 68%. בשנת 2009, 6.5% מהחשמל הופק באמצעות טורבינות רוח, שהוצבו על שטח רב באזורי ההרים וליד חופי הים הצפוני, המשופעים ברוחות ערות ברוב ימות השנה. עד 2020 אמורה התפוקה ממקור זה להיות מוכפלת. זאת תוכנית למופת לצמצום פליטת גזי החממה, הלא כן? כולם בגרמניה דנים בצורך לשמור על האקלים. כולם, זאת אומרת, מלבד חֶברות האנרגיה. מרקל הודיעה על כוונתה לפרק בהדרגה את הכורים הגרעיניים, והיא נותנת גיבוי מלא לתוכניות של חברות האנרגיה לבנות במקומם עשרות תחנות פחם חדשות, שיהפכו את גרמניה למקור העיקרי באירופה לפליטת גזי חממה.
כ-80% מהחשמל בסין מופק מפחם, 15% – בתחנות הידרו-חשמליות ו-1.3% – באמצעות אנרגיה גרעינית. סין עברה לא מכבר את ארה"ב בתור המדינה הפולטת הכי הרבה גזי חממה בעולם. ההסתמכות הרבה של סין על שריפת פחם כמקור האנרגיה גרמה לזיהום אוויר רב. ההפסד הכלכלי מזיהום זה מוערך כ-6% מהתל"ג.
מצב חמור זה דרבן, כנראה, את הממשלה הסינית להתחיל בפיתוח מזורז של אנרגיה גרעינית. לסין יש כרגע 13 תחנות כוח גרעיניות המפיקות חשמל, ועוד 25 תחנות כאלה נמצאות בבנייה, כולן מהדור השלישי, בהן משתמשים בכוח הכובד, ולא במכונות דיזל, להכנסת מי הקירור לכורים. הכורים החדשים של סין אמורים להגדיל את ייצור האנרגיה הגרעינית פי שש עד 2020, ולאחר מכן – פי שלוש או ארבע עד 2030. חלקם יהיו מהדור הרביעי (הסבר בהמשך), האמורים לפתור, בין השאר, את בעיית הפסולת הגרעינית. רוב הכורים הנבנים כעת בעולם הם מתוצרת סין.
סיכום הסקירה הוא, שהעולם עובר בצורה בלתי-נמנעת לייצור חשמל באמצעות אנרגיה גרעינית. השאלה, לכן, איננה, האם זה מוצא חן בעינינו, אלא מה יש לעשות, על מנת לפתור את בעיות הבטיחות והפסולת הגרעינית. הלקח מפוקושימה הוא, שהבטיחות בכורים הישנים אינה מספקת, ובסופו של דבר לא יהיה מנוס מלהחליפם.
שאלות הבטיחות והפסולת הגרעינית – כורים מדור שלישי ומדור רביעי
רוב הכורים הפועלים בעולם היום שייכים לדור השני – לאלה שנבנו מאז שנות ה-70. הבעיה העיקרית בכורים אלה הייתה, ונשארה, בעיית הקירור. עצם ייעודם של הכורים האלה הוא ליצור בליבת הכור חום, שמטרתו להרתיח מים, באופן ישיר או עקיף, ואֵדי המים הם המפעילים את הטורבינות ויוצרים חשמל.
אם מסיבה כלשהי נפסקת זרימת נוזל הקירור אל ליבת הכור, מופסקת באופן אוטומטי ריאקציית השרשרת בליבה והכור "נסגר". כך היה בצ'רנוביל וכך היה בפוקושימה. הבעיות מתחילות לאחר סגירת הכור.
בתוך מוטות הדלק בליבה נמצאים כל תוצרי הביקוע הרדיו-אקטיביים, ואלה ממשיכים להתחמם בגין התפרקותם. אם משום מה זרם הקירור אינו פועל, מוטות הליבה ימשיכו להתחמם עד להתכתם, וזה יגרום בהמשך לפריצת מאטם הליבה ולשחרור חומר רדיואקטיבי לאטמוספירה. כך אירע בצ'רנוביל.
אם יש מי קירור בתוך הליבה, אבל בכמות בלתי-מספקת, אדי המים יתחממו עוד יותר ולחצם יגבר, תוך פירוקם למימן ולחמצן. במצב כזה, הכרחי לשחרר את הלחץ בליבה באמצעות שסתומי הבטיחות, והמימן הנפלט מתפוצץ (פיצוץ כימי) תוך הריסת הסביבה. כך אירע בפוקושימה.
האמינות של מערכות הקירור שופרה מאוד בכור מדור שלישי, שנבנה לראשונה ביפן ב-1996, ולאחר מכן ובצורה משופרת – בפינלנד, בקנדה, בצרפת ובארה"ב. מערכת הקירור החדשה היא "פסיבית", ואינה תלויה בגנרטורים חשמליים חיצוניים ובמעורבותם של בני אדם. הדגמים החדשים, מייצורן של חברות שונות, נבחנו בסין, והדגם שנבחר היה אמריקאי. בניית שתי יחידות של דגם זה החלה ב-2008, ובניית שש יחידות נוספות תוכננה להסתיים ב-2015. סין מתכננת בנייה של עוד 100(!) כורים עד 2020.
ב-2010, הפעילה סין כור ניסיוני מהדור הרביעי, שהוא משוכלל יותר מהדור השלישי. במודלים קודמים נוצל רק האיזוטופ אורניום 235 (235 U), הנמצא בטבע בשכיחות של 0.7%. במילים אחרות, נוצל רק אחד מתוך מאה וארבעים חלקים מהאורניום, ולכן נותרו הרים של אורניום מדולל ללא שימוש, מלבד לייצור פגזים נגד טנקים. בדור הרביעי, לעומת זאת, מנצלים 60% מהאורניום (כמעט פי 100 מהניצול הקיים) ואין צורך לבצע שיפוץ כללי, אלא אחרי 60 שנה (לעומת 40 שנה בדור השני).
אבל פריצת הדרך הגדולה תתחיל, כנראה, עם פיתוח כורים מדור רביעי המתודלקים בתוריום (thorium 233) במקום באורניום. בסין התחילו השנה בפרויקט של מחקר ופיתוח של הטכנולוגיה הזאת. מלבד היתרונות הרבים הצפויים בה, טכנולוגיה זו צפויה לפתור את בעיית הפסולת הגרעינית. אסביר כיצד.
הפסולת הגרעינית מורכבת בעיקר מתוצרי הביקוע הרדיואקטיביים של אורניום בתוך מוטות הדלק בליבה. לתוצרים אלה יש זמן מחצית חיים של 30 שנה בערך או פחות (כלומר, תוך 30 שנה מתפרקת מחצית החומר הרדיואקטיבי, אחרי ששים שנה נשאר רק רבע, ואחרי 200 שנה, שזה זמן קצר בקנה מדה גיאולוגי, לא נשאר כמעט כלום). לכן אין מניעה לקבור פסולת כזאת, וחסל. הבעיה היא, שכיום יש במוטות אלה גם אלמנטים רדיואקטיביים כבדים כמו פלוטוניום, שזמן מחצית החיים שלו הוא 23 אלף שנה והוא מסרטן ומסוכן מאד. בפלוטוניום גם לא קיים סף תחתון, שמתחתו אפשר לומר, שאין סכנה אם הוא נספג בריאות. הפלוטוניום נוצר כתוצאה של בליעת נויטרונים ע"י האורניום בכור. כאשר הדלק הגרעיני של הכורים הוא תוריום ולא אורניום – בתהליך עבודת הכור לא נוצר פלוטוניום, או חומר מסוכן אחר.
להערכתי, זה כל הסיפור. קיים סיכוי גדול, שבשימוש בכורים מבוססי תוריום, האנרגיה הגרעינית תחליף את הפחם והנפט כמקור אנרגיה עיקרי מבלי לסכן את הסביבה, ובכך תיפתר סוף-סוף בעיית גזי החממה ויימנע אסון האקלים.
קלמן אלטמן הוא פרופסור לפיסיקה בטכניון
