מדוע אורניום הוא "צוואר בקבוק" בסכסוכים?

(דן טרי) - העשרת אורניום היא אחת הטכניקות החשובות בשרשרת פיתוח האנרגיה הגרעינית. אך שלב זה יכול להיות גם הדלת המובילה לטכנולוגיית נשק אטומי.

בשבוע שעבר, המתיחות בין ישראל לאיראן גברה כאשר ישראל פתחה בתקיפות נגד שלושה מתקני גרעין מרכזיים באיראן, והרגה מספר מדענים . לשלושת האתרים, נתנז, אספהאן ופורדו, היסטוריה ארוכה והם מפתח לתוכנית העשרת האורניום של איראן.

נתנז ופורדו הם המתקנים העיקריים המשרתים את תהליך העשרת האורניום באמצעות טכנולוגיית צנטריפוגות גז מודרנית. אספהאן אחראית על הכנת חומרי הגלם (אורניום הקספלואוריד – UF₆).

בתוך מתקן העשרת האורניום באספהאן, 450 ק"מ דרומית לטהרן (צילום: רויטרס).

התקפות על מתקנים אלה נועדו להאט או לשבש את ייצור האורניום המועשר ביותר, מה שעלול להפוך את איראן למדינה המסוגלת להחזיק בפצצת אטום תוך זמן קצר.

מהן תכונותיו של אורניום ומדוע יש צורך להעשיר אורניום?

אורניום הוא יסוד כימי עם סמל U ומספר אטומי 92, השייך לקבוצת האקטינידים בטבלה המחזורית. זוהי מתכת כבדה רדיואקטיבית קלה המופיעה באופן טבעי בעפרות בקרום כדור הארץ, במיוחד בסלעי פלאסר, גרניט וסלעי משקע.

בטבע, אורניום קיים בעיקר בצורה של אורניום-238 (U-238), המהווה 99.27%, בעוד שאורניום-235 מהווה רק כ-0.72%. עם זאת, רק לאורניום-235 יש את היכולת לייצר אנרגיה לשימוש בכורים גרעיניים, כמו גם לייצור פצצות אטום.

אורניום בצורה טבעית (צילום: ויקיפדיה).

אז אנחנו מגיעים למושג העשרת אורניום. תהליך זה הוא בעצם הסרת האיזוטופ של אורניום-238 כדי להגדיל את יחס האורניום-235 לרמה הנדרשת, מה שמייעל את ייצור האנרגיה.

לשם כך, הם משתמשים בצנטריפוגה - מכשיר שמסתובב במהירויות גבוהות מאוד, עד 70,000 סיבובים לדקה - כדי לנצל את הפרש המשקל הקטן מאוד בין U-238 ל-U-235.

כאשר אורניום מוזן לצנטריפוגה בצורת גז, האטומים הכבדים יותר (U-238) נדחקים החוצה, בעוד שהאטומים הקלים יותר (U-235) נשארים קרוב למרכז, ובכך מפרידים בהדרגה את ה-U-235.

צפיפות האיזוטופים של U-235 (תכלת) לפני ואחרי העשרת אורניום בצנטריפוגה (צילום: Science).

תהליך זה חוזר על עצמו אלפי פעמים כדי להשיג את רמות ההעשרה הנדרשות. באופן ספציפי, כ-3-5% לשימוש בתחנות כוח גרעיניות, וכ-90% לייצור נשק גרעיני.

בשל יכולת זו, אורניום ובמיוחד תהליך העשרת האורניום מנוטרים מקרוב בעולם, משום שאותה טכנולוגיה יכולה לשרת מטרות שלום וצבאיות כאחד.

החזקת טכנולוגיית העשרת אורניום על ידי מדינות כמו איראן תמיד הייתה דאגה עולמית, משום שאם יצליחו להעלות את יחס ה-U-235 מספיק גבוה, יוכלו לייצר נשק להשמדה המונית תוך זמן קצר.

מנקודת מבט טכנית, העשרת אורניום היא תהליך מתוחכם ביותר, הדורש תשתית מורכבת, בקרות מדויקות ועלויות גבוהות. זה גם מה שהופך אותה לגבול מרכזי בין אנרגיה (פיתוח אנרגיה גרעינית) לבין שאיפות צבאיות (פצצות גרעיניות).

רמות העשרת אורניום

4 רמות של העשרת אורניום (צילום: centrusenergy).

בהתאם לתכולת ה-U-235, אורניום יכול לשמש למגוון מטרות. באופן ספציפי, בריכוז של 3-5%, אורניום נחשב ל"מועשר בצורה נמוכה" (LEU), וזה מספיק לשימוש בכורים גרעיניים אזרחיים לייצור אנרגיה ללא סיכון של התפשטות נשק גרעיני.

בריכוז של 20% ומעלה, אורניום מסווג כ"מועשר מאוד" (HEU), שהוא ברמת נשק. נשק גרעיני, בפרט, דורש אורניום מועשר ל-90% - רמה המכונה "רמת נשק גלובלית".

נקודה מדאיגה אחת היא שהעשרת אורניום מ-60% ל-90% היא למעשה הרבה יותר קלה מאשר העשרתו מ-0.7% ל-60%, מכיוון שכמות ה-U-238 שיש להסיר הולכת ופוחתת. במילים אחרות, העשרת אורניום לרמת נשק קלה יותר מאשר העשרתו בשלב הראשון לשימוש בכור גרעיני.

תהליך SILEX כרוך בהפרדת האיזוטופ U-235 באמצעות לייזר. טכנולוגיה זו עשויה לשנות את עתיד ההעשרה על ידי שימוש בפחות מקום ואנרגיה (צילום: Science).

בנוסף לאנרגיה ונשק, לאורניום יש גם יישומים רפואיים משמעותיים.

שם, ניתן להשתמש באיזוטופ U-235 או אורניום מועשר מאוד לייצור מוליבדן-99, חומר רדיואקטיבי חיוני בהדמיה אבחנתית ובטיפול בסרטן.

לפיכך, ניתן לראות אורניום כחומר דו-שימושי ביותר, המשרת פוטנציאל הומניטרי וצבאי כאחד, בהתאם לאופן שבו כל מדינה ניגשת לטכנולוגיה זו.

תחת פיקוח צמוד של ארגונים בינלאומיים

בשל אופייה הדו-שימושי הזה, טכנולוגיית העשרת אורניום הפכה לדאגה מרכזית באמנות אי-הפצת נשק גרעיני.

הסוכנות הבינלאומית לאנרגיה אטומית (IAEA) ממלאת תפקיד בפיקוח ובפיקוח על פעילויות העשרת אורניום במדינות החברות, תוך הבטחה שהשימוש המיועד הוא אזרחי ולא שימוש צבאי.

התחייבויות אלה מוגדרות בבירור באמנת אי-הפצת נשק גרעיני (NPT) משנת 1968. עם זאת, מציאות הניטור מורכבת הרבה יותר, שכן מדינות כמו איראן מקיימות שיתוף פעולה חלקי עם סבא"א תוך המשך הרחבת כושר ההעשרה שלהן מעבר לסף הרגיל.

אתרי הגרעין המרכזיים של איראן נמצאים תחת תקיפה ישראלית (צילום: AP).

ברגע שאיראן תגיע ל-60% העשרה – גבוה מכל מטרה אזרחית – מומחים רבים מעריכים כי המדינה עלולה להיות "במרחק ייצור פצצות" תוך שבועות ספורים, אם תתקבל ההחלטה הפוליטית.

זו גם הסיבה לכך שמתקני העשרה כמו נתנז, פורדו ואספהאן הם מטרות תכופות לא רק בתחומי הדיפלומטיה אלא גם באסטרטגיה צבאית, כפי שקרה בתקיפות האוויריות האחרונות.

פוטנציאל וערך אסטרטגי של אורניום

עם ההתפתחות הנוכחית, טכנולוגיית העשרת האורניום מתקדמת לקראת פריצות דרך. בפרט, מחקר באמצעות לייזרים (טכנולוגיית SILEX) יכול לפתוח אפשרות להעשרה מדויקת ויעילה הרבה יותר מצנטריפוגות.

עם זאת, הדבר מציב גם אתגרים חדשים רבים בשליטה ובהפצת הטכנולוגיה, משום שמערכות לייזר קומפקטיות קלות הרבה יותר להסתרה מאשר מתקני צנטריפוגה ענקיים.

מרכז המחקר הגרעיני SCK CEN במול, מחוז אנטוורפן, בלגיה (צילום: Belganewsagency).

מנקודת מבט כלכלית, העשרת אורניום הופכת גם לכדאית יותר ויותר מבחינה מסחרית. מדינות ללא טכנולוגיית העשרה נאלצות לעתים קרובות לייבא LEU ממדינות אחרות או ממרכזי העשרה בינלאומיים - בדרך כלל קומפלקסים ברוסיה, צרפת או קזחסטן.

התמונה העולמית מראה כי עם הזמן, שליטה באורניום אינה עוד רק עניין של ביטחון, אלא הפכה לחלק מאסטרטגיית האנרגיה ארוכת הטווח של מדינות רבות.

בעוד העולם שואף לעבור למקורות אנרגיה דלי פחמן, אורניום - כדלק העיקרי לאנרגיה גרעינית - עשוי להפוך לחיוני כמו נפט או גז טבעי במאה ה-21.

מקור: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/tai-sao-uranium-la-nut-that-trong-cac-cuoc-xung-dot-20250621175146509.htm