היתוך קר

היתוך קר הוא תחום מחקר העוסק בבדיקת ההיתכנות של היתוך גרעיני בטמפרטורת החדר. תהליך כזה, לו היה אפשרי, יכול היה להוות מקור אנרגיה זול וזמין. התהליך ה"הפוך" - ביקוע גרעיני - משמש להפקת אנרגיה בכל הכורים הגרעיניים. אף שהוכרז בעבר מספר פעמים על הצלחה במימוש תהליכי היתוך קר, כל הניסיונות לחזור על הניסויים נכשלו. בין הפיזיקאים מוסכם שאין כל תהליך ידוע של היתוך קר, ונראה שתהליך כזה כלל לא ייתכן. הכרזתם של זוג מדענים ידועים ב-1989 על ביצוע היתוך קר, עוררה עניין תקשורתי ומדעי רב, אולם סופה שהפכה לאירוע מביך, כשהתברר שמדובר בטעות מעבדתית. היתוך גרעיני הוא תהליך המפיק אנרגיה ממיזוג של זוג אטומים בעלי מספר אטומי נמוך, לאטום בעל מספר אטומי גבוה יותר. בתנאים מתאימים, מסתו של הגרעין המאוחד קטנה מסכום המסות של הגרעינים הראשונים, והפרש המסות משתחרר, על-פי השוויון E=mc², כאנרגיה. התהליך דורש השקעה עצומה של אנרגיה כדי להתגבר על מחסום הדחייה החשמלית בין הגרעינים. הוא מתרחש רק בליבתם של כוכבים, ומהווה מקור האנרגיה שלהם. האדם הצליח עד כה לממש היתוך גרעיני רק דרך פיצוץ של פצצת מימן, המסתייעת בפיצוץ ראשוני של פצצת ביקוע. להיתוך גרעיני שני יתרונות על פני ביקוע גרעיני: מקור האנרגיה, הדלק, להיתוך גרעיני הוא האיזוטופ דאוטריום (לפעמים גם טריטיום), הנמצא במימן שבמים, וניתן לזיקוק ממי הים, כלומר זמין מאוד. הדלק של ביקוע גרעיני הוא אורניום (או פלוטוניום) הנמצא באחוזים קטנים בכרייה במקומות נדירים ביותר. התוצר של היתוך קר הוא הליום, שאינו רדיואקטיבי, ולכן נקי ביותר. תוצרי הביקוע הגרעיני הם יסודות שונים ומהם רבים רדיואקטיביים, ולכן דורשים טיפול מיוחד למניעת זיהום רדיואקטיבי של הסביבה. הכימאים סטנלי פונס האמריקאי ומרטין פליישמן הבריטי כינסו ב-23 במרץ 1989 מסיבת עיתונאים גדולה באוניברסיטת יוטה שבסולט לייק סיטי, ובישרו לעולם על תגלית מדעית חדשה ומרעישה, ובלשונם, "תאורטית, נראה כי בטווח הנראה לעין ניתן יהיה להפיק אנרגיה רבה בצורה פשוטה וזולה". התהליך שתיארו פונס ופליישמן היה מבוסס על אלקטרוליזה של מתכות כגון פלדיום ופלטינה, בתוך מים כבדים. תוך כדי אלקטרוליזה, גילו המדענים, שהתאים מפיקים חום רב יותר מכמות האנרגיה החשמלית המושקעת בהם. לתוספת החום קראו המדענים "אנרגיית יתר". פונס ופליישמן טענו שמקור אנרגיית היתר הוא היתוך קר, אך לא הציגו הוכחה לטענתם. ההכרזה עוררה התרגשות רבה ומספר מעבדות הודיעו שקיבלו תוצאות דומות, אולם בתוך זמן קצר הוברר שמעבדות אחרות רבות בעולם אינן מסוגלות לחזור על הניסוי. בתחילת שנות ה-90, היה מקובל להניח שבניסוי של פונס ופליישמן לא התרחש היתוך קר, בין אם הייתה זו טעות מדידה ובין אם הדיווח על התוצאות לא היה מדויק. חוקרים בארצות הברית, בראשות צבי שקדי, חזרו ב-1993 על הניסוי של פונס ופליישמן. הם מצאו טעות בנוסחאות ששימשו את פונס ופליישמן לחישוב מאזן האנרגיה. קבוצת המחקר של שקדי גילתה שפונס ופליישמן הניחו שנצילות פאראדיי בניסוי היא תמיד 100% ושהנחה זו שגויה. לטענתם ההנחה השגויה בדבר נצילות פאראדיי הייתה הסיבה שהובילה להכרזה על קבלת היתוך קר בניסוי של פונס ופליישמן. טענה זו נבדקה והוכחה כנכונה על ידי קבוצות מחקר נוספות. ב-2011 ממציא איטלקי בשם אנדראה רוסי הכריז על פיתוח מתקן היתוך קר בשם E-CAT (קיצור של Energy Catalyzer). נכון לפברואר 2016, המתקן לא הושק מסחרית. Electrochemically Induced Nuclear Fusion of Deuterium. M. Fleischmann and S. Pons, J. Electroanal. Chem. V.261 (1989) p. 301 Calorimetry, Excess Heat, and Faraday Efficiency in Ni-H2O Electrolytic Cells. Shkedi et al., Fusion Technology Vol. 28 No. 4 (1995) p.1720-1731 Response to "Comments on 'Calorimetry, Excess Heat, and Faraday Efficiency in Ni-H2O Electrolytic Cells' ". Shkedi Z., Fusion Technology Vol. 30 (1996) p.133 Faradaic efficiencies less than 100% during electrolysis of water can account for reports of excess heat in 'cold fusion' cells. J.E. Jones et al., J. Physical Chem. 99 (May 1995) p.6973-6979