עבודה תיאורטית הכוללת מידע כללי על ביקוע ועל השימושים הנרחבים בו

FISSION – ביקוע גרעיני

בשנות ה30′ של המאה ה20′ חקרו מדענים קרינה קוסמית (קוסמיק רייס) – קרינה שמקורה בשמש.
כאשר חלקיקים אלו, בעלי אנרגייה רבה (פרוטונים) מהחלל החיצון פוגעים באטומי עופרת. חלקיקים
קטנים רבים ניתזו החוצה. חלקיקים אלו אינם פרוטונים או ניוטרונים והם קטנים בהרבה. לכן, הסיקו
המדענים שגרעין האטום כנראה בנוי מחלקיקים קטנים, והם החלו לחפש את החלקיקים האלו. בזמנו,
הדרך היחידה לגרום להתנגשות חלקיקים עתירי אנרגיה אלו הייתה לעלות לפסגת הר שבו קרינה
קוסמית הייתה שכיחה יותר. לכן, פיסיקאים בנו מכשירים הנקראים “מאיצי חלקיקים”. במכשירים אלו
ניתן להאיץ חלקיקים למהירויות גבוהות – אנרגיה קינטית גבוהה ביותר – ולגרום להם להתנגש
ב”אטומי מטרה”. תוצרי ההתנגשות הזאת מאותרים ומנותחים. המידע מלמד אותנו על החלקיקים מהם
עשוי האטום ועל הכוחות הפועלים בו.

מה קורה בתוך האטום? מבט מיקרוסקופי
ניוטרון מתקרב לאטום שאינו יציב. כאשר גרעין האטום לוכד את הניוטרון הוא מתחלק לשני אטומים
קלים יותר ו”זורק” שניים או שלושה ניוטרונים חדשים (מס’ הניוטרונים תלוי בצורה בה האטום
מתחלק). כמו כן, נפלטת קרינת גמא כאשר האטומים החדשים מסתדרים במצבם החדש. תהליך זה
אורך 10-12 שניות. כמות אדירה של אנרגייה משתחררת בתהליך הזה בצורת חום וקרינת גמא (כאשר
רק אטום אחד מתחלק!). כתוצאה מהביקוע, משחררים שני האטומים החדשים קרינת ביטא וקרינת גמא
משלהם. האנרגיה המשתחררת נובעת מהעובדה שתוצרי הביקוע והניוטרונים המשוחריים, יחד,
שוקלים פחות מהאטום המקורי. הבדל המשקל הופך מייד לאנרגיה ע”פ המשוואה של תורת היחסות.
כמעט 200 מיליון וולטים אלקטרוניים משוחררים בביקוע של אורנים 235 אחד. (מיליון וולט אלקרוני
= 1055 ג’אול) כלומר, בריכת אורניום יכולה לשמש כמיליון גאלונים של דלק (בריכת אורניום היא
מעט קטנה יותר מכדור בייסבול).
ע”מ שנוכל להפיק אנרגיה מירבית, על כל דגימת אורניום – 235 להיות מועשרת ב2%-3% של
אורניום-235 ע”מ להפיק את מירב האנרגיה בכורים גרעיניים.

שימושים חיוביים לקרינה רדיואקטיבית

1. סטריליזציה – בתחום שימור המזון – לקרינה רדיואקטיבית יש היכולת להרוג בקטריה ללא פגיעה
במבנה המזון שעליו היא מוקרנת. לכן, אם אוטמים את המזון בפלסטיק ומקרינים עליו קרינה
רדיואקטיבית, המזון יהפוך לסטרילי וניתן לאחסנו על מדף ללא הקפאה. בניגוד לשימור בקופסאות
שימורים, כאשר אנחנו הופכים את פעולת הקרינה, איננו משנים את טעמו או מרקמו של המזון.
מנהל המזון האמריקני אישר לאחרונה תהליך זה עבור בשר, ועבור עוף באופן זמני.
2. רפואה גרעינית – בתחום הרפואה יש הרבה שימוש באנרגיה גרעינית בכלל וקרינה רדיואקטיבית
בפרט:
א. הדמייה – ע”מ לראות מה קורה בתוך הגוף האנושי (בלי להכאיב…) יש צורך בהדמייה ממוחשבת.
הדמייה זו נעשית ע”י קרני איקס, בהם משתמשים בעיקר לבדיקות כמו סי.טי, אם. אר.איי
ואולטראסאונד.
בהדמייה זו ניתן לגלות גידולים סרטניים, מפרצות, שינויים חריגים בזרימת הדם באיזורים שונים,
תפקוד לקוי של תאים ואיברים בגוף, הדמיית שריר הלב, מיפוי עצמות ועוד.
ב. טיפול – סרטן: הרפואה מנצלת את העובדה שתאים סרטניים מושפעים בצורה משמעותית מקרניים
רדיואקטיביות: אלפא, ביטא, גמא וקרני איקס. גידול סרטני הוא חזק יותר ככל שהתאים בו מתפצלים
יותר מהר. לתאי הגוף יש מנגנון של תיקון די.אן.איי שניזוק לפני התפצלות, ואם אין ביכולתם לתקן את
עצמם הם משמידים את עצמם. לתאים סרטניים “אין זמן” לתקן את עצמם והם מתפצלים פגומים, לכן
הקרינה הרדיואקטיבית גורמת להם להרס עצמי. הקרניים מוקרנות על הגידול בעזרת חוטים או כבלים
המתרכזים בגידול. במהלך תהליך זה, עלולים תאים נורמליים המתפתחים במהירות לההרס יחד עם
התאים הפגומים, לדוגמת תאי שיער, תאי דם, תאי עור ותאים במערכת העיכול. זהו החסרון הגדול
בטיפול זה. לכן נגרמים בחילות ונשירת שיער בתהליך זה כאשר הוא ארוך טווח.