טכנולוגיה גרעינית

טכנולוגיה גרעינית היא טכנולוגיה המשלבת תגובות של גרעין אטומי. ניתן לראות יישום של טכנולוגיה זו במגוון תחומים, מגלאי עשן לתחנות כוח גרעיניות לפצצות אטום. קיים חשש ציבורי גדול מפני השימוש והפיתוח של טכנולוגיה זו, וכל פיתוח בתחום נבחן בעין ביקורתית.

היסטוריה

גילוי: בשנה 1896, אנרי בקרל עסק בחקר מלחי אורניום כאשר גילה תופעה חדשה אשר נקראה עם הזמן רדיואקטיביות. בקרל, פייר קירי ומארי קירי החלו לחקור את התופעה. במהלך המחקר הם בודדו את היסוד רדיום, יסוד רדיואקטיבי מאוד. הם גילו כי חומרים רדיואקטיביים מפיקים קרינה אינטנסיבית מסוגים שונים, אשר אותם הם כינו קרני אלפא, קרני בטא וקרני גמא. חלק מהקרינה הזו יכולה לעבור דרך חומר רגיל, וכולם גורמים לנזק עם היחשפות רבה מדי – כל החוקרים נפגעו מכוויות רדיואקטיביות, אך לא התייחסו אליהם בכובד ראש. 
תופעת הרדיואקטיביות נוצלה על ידי יצרני תרופות, אשר הוציאו מספר פטנטים של טיפול רפואי בעזרת רדיואקטיביות. אך כצפוי תרופות אלה גרמו נזק רב גם בכמויות קטנות ולא הועילו למטופלים, ורבים מהמדענים שעסקו בפיתוח הנושא נפטרו ממחלת הסרטן כתוצאה מהיחשפותם. טיפול רפואי רדיואקטיבי נעלם עם הזמן, אך שימושים אחרים נותרו – כמו שימוש ברדיום כדי לייצר מחוגים זוהרים בכלי מדידה. עם ההתקדמות בהבנת האטום, מהות הרדיואקטיביות החלה להתבהר: ישנם יסודות לא יציבים, ויכולים להתנוון תוך פליטת אנרגיה רדיואקטיבית.

ביקוע גרעיני

רדיואקטיביות היא תהליך איטי וקשה לשלוט בו, וכן הוא אינו מתאים לייצור כלי נשק. אך ישנן תגובות גרעיניות אחרות. בפרט, גרעין אטומי בלתי יציב יכול לחוות ביקוע גרעיני, כאשר הוא מתפצל לשני גרעינים קטנים יותר ופולט אנרגיה ונייטרונים מהירים. נייטרונים אלו, אם יבואו במגע עם גרעין אטומי אחר, יכולים לגרום לאותו הגרעין לחוות ביקוע גרעיני גם כן. דבר זה יכול להוביל לתגובת שרשרת גרעינית, אשר יכול לגרום לפליטת אנרגיה רבה בזמן קצר. כאשר דבר זה התגלה זמן קצר לפני מלחמת העולם השנייה, מדינות שונות החלו לפתח תוכניות גרעיניות עם המטרה ליצור פצצה גרעינית – נשק אשר מנצל את תופעת הביקוע הגרעיני כדי ליצור פיצוץ עם אנרגיה גבוהה בהרבה מפצצות כימיות שונות. תוכנית מנהטן, אשר נוהלה על ידי ארצות הברית בתמיכת בריטניה וקנדה, פיתחה מספר פצצות ביקוע אשר הופעלו ביפן באוגוסט 1945, והביאו לכניעת יפן. במסגרת התוכנית נבנו הכורים הגרעיניים הראשונים, אשר היו בעיקר לשם ייצור נשק ולא לשם אנרגיה חשמלית.

היתוך גרעיני

טכנולוגיה של היתוך גרעיני נחקר רק ברמה התאורטית במהלך מלחמת העולם השנייה, כאשר מדענים אמריקנים לראשות אדוארד טלר חקרו את האפשרות של ניצול האנרגיות הרבות של הביקוע הגרעיני כדי לגרום להיתוך גרעיני. לאחר שנים של מחקר, ב-1952, הפעילו את פצצת המימן הראשונה, אשר נקראה כך מכיוון שהיא ניצלה את התגובה שבין דאוטריום לטריטיום, איזוטופים של מימן. היתוך גרעיני אנרגטי בהרבה ליחידת מסה מביקוע גרעיני, אך יצירת תגובת שרשרת של היתוך קשה הרבה יותר מאשר ביקוע. 
מחקר בתחום השימוש בהיתוך גרעיני לשימושים אזרחיים (להפקת חשמל) החלה גם כן בשנות ה-40. אולם, הקשיים הטכניים והתאורטיים מנעו גילוי של שימושים אזרחיים של ההיתוך, והמאמצים נמשכים ברחבי העולם עד היום.

נשק גרעיני

תכנון של נשק גרעיני הוא מסובך מאוד. ישנו קושי רב בלהבטיח שתגובת השרשרת כילתה חלק גדול מהדלק הגרעיני לפני שהנשק מתפרק. הייצור של נשק גרעיני גם כן הוא מסובך מאוד, מכיוון שלא קיים חומר טבעי בעל יציבות נמוכה מספיק כדי ליצור תופעה זו. איזוטופ אחד אשר קיים בטבע, אורניום 235, הוא בקיע מספיק כדי ליצור תהליך זה, אך הוא נמצא תמיד כשהוא מעורבב עם אורניום 238 היציב יותר. לכן מתחיל תהליך מסובך וארוך של פירוד איזוטופים, אשר מטרתו היא ייצור כמות מספקת של אורניום 235. לחלופין, היסוד פלוטוניום הוא בלתי יציב מספיק כדי ליצור את תופעת הביקוע הגרעיני, אולם הוא אינו נמצא בטבע ויש לייצר אותו בכורים גרעיניים. תוכנית מנהטן ייצרה כלי נשק המבוססים על שתי השיטות הללו. 
הפצצות הגרעיניות הראשונות הופעלו על יפן באוגוסט 1945, על הערים הירושימה ונגסאקי, והובילו לכניעת היפנים.
מספר מדינות החלו גם כן בפיתוח נשק גרעיני, כאשר חשוב לציין את מרוץ החימוש אשר התנהל בין ארצות הברית לברית המועצות בזמן המלחמה הקרה. נכון להיום, המדינות בעלות יכולת של נשק גרעיני הן:
חמש המדינות אשר הן חברות קבועות במועצת הביטחון של האו"ם, ויכולות להחזיק באופן חוקי בנשק גרעיני על פי הסכם אי הפצת נשק גרעיני (NPT): ארצות הברית, רוסיה, בריטניה, צרפת, סין.
שלוש מדינות אשר אינן חתומות על הסכם אי הפצת נשק גרעיני: הודו, פקיסטן וקוריאה הצפונית.