אחת המטרות המרכזיות של מבצע "עם כלביא" היא פגיעה בתוכנית הגרעין האיראנית, וסיכול המאמץ המתמשך של האיראנים לייצר מספיק חומר גרעיני להכנת פצצה גרעינית בתהליך המכונה העשרת אורניום. לפי דוח של הסוכנות הבינלאומית לאנרגיה אטומית (סבא”א), במאי 2025 היה לאיראן כ-400 ק”ג של אורניום המועשר לדרגה של 60 אחוז, מה שכנראה קירב אותה מאוד לייצור חומר גרעיני המספיק לכמה פצצות אטום. מהי העשרת אורניום? מדוע היא קשה לביצוע? ואיך זה קשור ליכולת שלנו לנצל את האנרגיה העצומה האצורה בגרעין האטום?
ביקוע אורניום
אורניום הוא יסוד מתכתי כבד ורדיואקטיבי, הממוקם בתחתית הטבלה המחזורית – מספרו האטומי 92, כלומר יש בגרעינו 92 פרוטונים, והוא היסוד הכבד ביותר שקיים בטבע בכמויות גדולות. הוא אינו נדיר במיוחד בכדור הארץ, והעתודות שלו צפויות להיות זמינות לשימושנו לעוד שנים רבות, במיוחד אם נלמד להפיק אותו ממי הים.
8 צפייה בגלריה
היסוד האחרון בטבלה שקיים בטבע בכמויות גדולות, וחשוב מכך - בקיע. דיסק עשוי אורניום מועשר מתכתי
(צילום: shutterstock)
הייחוד של אורניום הוא בכך שבנסיבות מסוימות הוא יכול לקיים תהליך ביקוע גרעיני שבו גרעין האטום שלו מתבקע ומתפרק לגרעינים של אטומים קלים יותר. זה תהליך שונה מההתפרקות הטבעית המתרחשת בכל החומרים הרדיואקטיביים, שבמהלכה נפלטים חלקיקים או קרינה אלקטרומגנטית מגרעין האטום.
עוד כתבות באתר מכון דוידסון לחינוך מדעי:
מדע ביחד: מגוון תכנים ופעילויות מדעיות לכל המשפחה
והעיקר לא לפחד כלל
מה קורה פעם ב-400 שנה? שטיפת מוח 400
גרעין האטום מורכב משני סוגים של חלקיקים: פרוטונים, שמטענם החשמלי חיובי, ונייטרונים נטולי מטען. מספר הפרוטונים קובע באיזה יסוד מדובר ומכתיב את רוב תכונותיו. מספר הנייטרונים ביסוד מסוים אינו בהכרח קבוע. ליסוד מסוים יכולות להיות כמו צורות, עם מספר שונה של נייטרונים בגרעין, וצורות כאלה נקראות איזוטופים. לדוגמה, לכל אטומי הפחמן יש שישה פרוטונים ברגעין, ולרובם יש גם שישה נייטרונים. לכן הם נקראים פחמן-12. עם זאת, יש גם איזוטופים של פחמן שיש להם שבעה נייטרונים (פחמן-13) או שמונה (פחמן-14). האיזוטופים של יסוד מסוים זהים כמעט לחלוטין בתכונות הכימיות, אבל נבדלים בתכונות פיזיקליות מסוימות. למשל פחמן 12 אינו רדיואקטיבי, אבל פחמן 14 כן, והוא מתפרק לאורך זמן. מסיבה זו ניתן לתארך חומר אורגני לפי היחס בין כמויות הפחמן-12 והפחמן-14 בו ולקבוע את גילו לפי קצב ההתפרקות של הפחמן-14 באובייקט.
גרעיני האיזוטופ אורניום 235 מכילים 92 פרוטונים ו-143 נייטרונים. אם נייטרון פוגע בגרעין כזה במהירות מתאימה, יש סיכוי די גבוה שהגרעין יתפרק לשני חלקים לא שווים וישחרר אנרגיה רבה בצורה של קרינה. בתהליך הזה גם נפלטים שניים או שלושה נייטרונים מהגרעים המתבקע. הנייטרונים האלה עשויים לפגוע בגרעיני אורניום 235 שכנים, לערער את יציבותם, ולבקע גם אותם. כך התהליך נמשך, במעין תגובת שרשרת שמזינה את עצמה ומשחררת עוד ועוד אנרגיה. חומר כזה, המסוגל לעבור תגובת שרשרת של ביקועים גרעיניים, מכונה חומר בקיע (fissile).
אילוסטרציות של אתר העשרת האורניום בנתנז
(צילום: דובר צה"ל)
עם זאת, האיזוטופ אורניום 235 הוא פחות מאחוז מאטומי האורניום בטבע. יותר מ-99 אחוז מאטומי האורניום בטבע הם של האיזוטופ אורניום 238, שבגרעינו 92 פרוטונים ו-146 נייטרונים. זהו איזוטופ בעל רדיואקטיביות נמוכה מאוד. אורניום 238 אמנם יכול גם הוא לעבור תהליך של ביקוע גרעיני, אך לשם כך דרושה פגיעה של נייטרון אנרגטי מאוד הנע במהירות רבה. בנוסף, הנייטרונים שנפלטים בביקוע של אורניום 238 אינם אנרגטיים מספיק כדי לבקע גרעינים נוספים של אורניום 238, לכן חומר זה לא יכול ליצור את תגובת השרשרת ההכרחית לפצצה הגרעינית. כלומר, בעוד אורניום 238 יכול לעבור ביקוע גרעיני (fissionable) הוא איננו חומר בקיע (fissile), ולכן לא מתאים ליצירת פיצוץ גרעיני.
עם חומר בקיע מתאים, תגובת השרשרת יכולה להתגבר במהירות רבה, עד למספר עצום של ביקועים תוך פחות ממיליונית השנייה, כפי שקורה בפיצוץ גרעיני. אפשר גם לגרום לה להתרחש בצורה מבוקרת ובעוצמה קבועה יחסית, כפי שנעשה בכורים גרעיניים, שבדרך כלל משתמשים באנרגיה הנפלטת במהלך הביקוע כדי להפיק חום ולנצל אותו להפקת חשמל.
8 צפייה בגלריה
תהליך בו משתחררת כמות עצומה של אנרגיה: ביקוע גרעיני של גרעין אורניום-235. הנייטרון (כדור אדום) פוגע בגרעין האורניום וזה מתפרק לשניים, ופולט שלושה נייטרונים
(צילום: shutterstock)
מהירותה ועוצמתה של תגובת השרשרת תלויה בין השאר בכמות החומר הבקיע ובריכוזו. ככל שאחוז החומר הבקיע גדול יותר, כך עולה הסיכוי שנייטרון שנפלט בהתפרקות גרעין אחד יפגע בגרעין שכן ויגרום גם להתפרקותו.
העשרת אורניום: להתרכז בעיקר
בדרך לניצול האנרגיה הרבה הטמונה בגרעין האורניום מחכה מכשול משמעותי. כאמור, רוב רובו של האורניום בטבע הוא האיזוטופ אורניום-238, שאינו בקיע ואינו יכול לקיים תגובת שרשרת גרעינית בשום תנאי. רק כשבע אלפיות בלבד מכלל האורניום בטבע, היא האיזוטופ אורניום-235, שהוא החומר הבקיע הטבעי היחיד.
הריכוז הטבעי הזה נמוך מדי ליצירת תגובת שרשרת משמעותית, פרט למעט מאוד דגמי כורים שהותאמו לכך במיוחד. כדי לאפשר תגובת שרשרת ביתר קלות יש להעשיר את האורניום – כלומר להגדיל את ריכוז האיזוטופ אורניום-235 בעפרת האורניום. מכאן עולות שתי שאלות מרכזיות: לאיזו מידת העשרה עלינו להגיע ואיך עושים את זה?
התשובה לשאלה הראשונה תלויה בשימוש שאנחנו רוצים לעשות באורניום ובסוג תגובת השרשרת שאנו מחפשים. בכורים גרעיניים להפקת חשמל, שבהם אנו רוצים פליטה מתמשכת ויציבה של אנרגיה, בלי להגיע לפיצוץ גרעיני כמובן, מספיקה בדרך כלל העשרה לריכוז נמוך של 5-3 אחוזים, וכאמור יש אפילו כורים שמסוגלים לעבוד עם אורניום טבעי שאינו מועשר. יש גם כורים, למשל כורים מהירים, שדורשים העשרה גבוהה יותר, אך בדרך כלל לא מעבר ל-20 אחוז. יוצאי דופן הם הכורים הזעירים, כגון אלה שמניעים צוללות או ספינות גדולות כמו נושאות מטוסים, שבהם משתמשים באורניום שהועשר לרמה הרבה יותר גבוהה, לעתים אף מעל 90 אחוז, כיוון שרמת העשרה גבוהה מאפשרת לבנות כור קטן יותר בממדיו.
פצצות גרעיניות דורשות רמת העשרה גבוהה למדי: אורניום מועשר ל-20 אחוז או יותר כבר נחשב מתאים לנשק, אם כי בניית פצצה מאורניום ברמת העשרה כזאת אינה מעשית ותדרוש לפחות כמה מאות קילוגרמים של אורניום.
לפיכך, את האורניום שנועד לשימוש צבאי מעשירים בדרך כלל לריכוז של יותר מ-90 אחוז אורניום-235. לדוגמה, רמת ההעשרה התקנית של אורניום לפצצות בארצות הברית היא 93.5 אחוז. בפצצה הגרעינית שהוטלה על העיר היפנית הירושימה ב-1945 נעשה שימוש באורניום שהועשר בממוצע לכ-80 אחוז בלבד, כי לא היה די זמן להעשיר אותו לרמה גבוהה יותר. אילו היו משתמשים בכמות זהה של אורניום מועשר לרמה של 90 אחוז, עוצמת הפיצוץ הייתה כנראה כפולה.
איך מעשירים?
השאלה השנייה – איך להעשיר את האורניום – היא המסובכת יותר. התכונות הכימיות של האיזוטופים של אורניום הן כמעט זהות ועל כן אי אפשר להפריד אותם באמצעים כימיים – אם כי המצב שונה באיזוטופים של יסודות קלים יותר. כדי להפריד בכל זאת בין האיזוטופים של אורניום, ולהוציא מהחומר שלנו כמה שיותר אורניום 238, עלינו לנצל את ההבדלים הזעירים בתכונות הפיזיקליות שלהם, ובעיקר במסה. גם זה לא פשוט, כי הפרש המסה בין אורניום 235 לאורניום 238 מסתכם בפחות מאחוז וחצי.
כל השיטות להעשרת אורניום מתבססות לפיכך על ההבדל הקטן הזה. כמעט כולן מחייבות שהאורניום יהיה במצב צבירה גזי, ולשם כך יוצרים תרכובת שלו עם היסוד פלואור. כך מתקבל אורניום שש-פלואורי, UF6, שהוא חומר מְאכֵּל ורעיל למדי, אבל קל להופכו לגז ולעבד אותו. יתרון אחר חשוב שלו טמון בכך שלפלואור יש רק איזוטופ אחד בטבע. כך שאם יש הבדל במסה בין שתי מולקולות של אורניום שש-פלואורי, הוא נובע רק מזהותו של איזוטופ האורניום.
8 צפייה בגלריה
השיטה הנפוצה והיעילה ביותר שנמצאת בשימוש כיום להעשרת אורניום היא באמצעות צנטריפוגות. האיזוטופ הקל יותר, אורניום-235, נוטה להתרכז במרכז הגליל. תרשים של צנטריפוגת גז
(איור: Wikipedia, Inductiveload)
השיטה הנפוצה והיעילה ביותר שנמצאת בשימוש כיום היא באמצעות צנטריפוגות (סרכזות), וזו גם השיטה שבה האיראנים משתמשים. בשיטה הזאת מכניסים את הגז לתוך גליל ארוך של כמה מטרים, שמסתובב במהירות אדירה, כמעט מאה אלף סיבובים לדקה. כך נוצרת הפרדה מסוימת – האיזוטופ הכבד יותר, אורניום 238 נוטה להתרכז בחלקים החיצוניים של הגליל והאיזוטופ הקל יותר, אורניום 235 – במרכז הגליל.
שיטה אחרת, שהייתה נפוצה מאוד בעבר אך כמעט נעלמה מאז, נקראת דיפוזיה גזית. היא משתמשת בתהליך הפעפוע (דיפוזיה), שבו חומרים נוטים לנוע מאזור שבו הריכוז שלהם גבוה לאזור של ריכוז נמוך יותר. בדיפוזיה גזית נותנים למולקולות האורניום השש-פלואורי לעבור דרך מחיצה עם חורים זעירים. מולקולות קלות נעות מהר יותר מהמולקולות הכבדות מהן – לכן הגז שעבר את המחיצה יהיה מעט יותר מועשר מהגז שלא עבר אותה.
המכנה המשותף של שתי השיטות הוא שההפרדה שלהן רחוקה מאוד מלהיות מושלמת – התוצר המתקבל אינו גז של אורניום 235 וגז של אורניום 238, אלא גז שבו יש קצת יותר אורניום 235 בהשוואה למצב ההתחלתי, וגז שבו יש קצת פחות. זאת משום שההבדלים במולקולות עצמן קטנים כל כך, גם במסה, וגם במהירות: בדיפוזיה הגזית, ההבדל במהירות של מולקולות המכילות כל אחד משני סוגי האיזוטופים של האורניום הוא קטנטן. לפיכך כדי להגיע להעשרה משמעותית נחוצים אלפי מחזורים של הפרדה, בזה אחר זה. באופן דומה, צנטריפוגה יחידה כמעט אינה מעשירה אורניום – להעשרה משמעותית צריך מערך של אלפי צנטריפוגות, שהגז מוזרם בהן מצנטריפוגה אחת לבאה אחריה ומועשר עוד קצת בכל שלב.
מכאן נובעת תכונה נוספת המשותפת לכל השיטות להעשרת אורניום: הן צורכות הרבה מאוד אנרגיה ולכן יקרות מאוד. לדוגמה, בצנטריפוגות יש לדאוג שאלפי מכשירים יסתובבו יחד במהירות גבוהה ולאורך זמן. בדומה לכך, בדיפוזיה גזית צריך לדחוס את הגז מחדש אחרי כל שלב כדי שקצב הפעפוע יהיה משמעותי. צריכת החשמל של שיטה זו גבוהה פי בערך 50 משיטת הצנטריפוגות, ולכן היא הרבה פחות כדאית. טכנולוגיית העשרת האורניום כוללת אינספור פיתוחים טכנולוגיים סודיים כגון החומרים שמהם מייצרים את הצנטריפוגות כדי לאפשר להן לעבוד ביעילות ולהגיע לרמות ההעשרה הדרושות לשימושים צבאיים.
8 צפייה בגלריה
מערך צנטריפוגות במפעל להעשרת אורניום באוהיו, ארצות הברית בשנות ה-80. הצנטריפוגות המודרניות קצרות יותר אך עדיין גובהן כמה מטרים
(צילום: משרד האנרגיה של ארה"ב)
אלו הן שתי השיטות העיקריות. יש עוד שיטות, אך הן כמעט אינן בשימוש, ודאי לא בהיקף גדול. חלקן, למשל הפרדה אלקטרומגנטית, יקרות מאוד וצורכות אף יותר אנרגיה. באחרות, כגון הפרדה בעזרת לייזרים, הטכנולוגיה אינה בשלה עדיין.
כתוצר לוואי, תהליך ההעשרה מפיק כמות גדולה למדי של אורניום מדולדל, כלומר אורניום 238 כמעט טהור, עם כמות מזערית של אורניום-235. אין לו כמעט שימוש במה שנוגע לכורים גרעיניים או לפיתוח נשק, אולם הוא פחות רדיואקטיבי מאורניום טבעי ומחירו זול למדי בהיותו תוצר לוואי. מאחר שמדובר במתכת צפופה מאוד, כבדה וחזקה, יש לאורניום המדולדל שימושים אזרחיים וצבאיים אחרים, כמו מיגון טנקים, מיגון נגד קרינה, קליעים חודרי שריון ועוד שימושים שמנצלים את התכונות הכימיות וההנדסיות של האורניום.
8 צפייה בגלריה
כתוצר לוואי, תהליך ההעשרה מפיק כמות גדולה למדי של אורניום מדולדל: מתכת זולה, צפופה וחזקה. קליע מאורניום מדולדל
(צילום: Choihei, ויקיפדיה)
העשרת אורניום בעולם
העשרת האורניום חשובה גם לשימוש צבאי, וגם לייצור הדלק המפעיל כ-500 תחנות כח גרעיניות בעולם. מרבית תחנות הכוח הגרעיניות צריכות אורניום המועשר לרמה של פחות מחמישה אחוזים, ולכן הרב המוחלט של האורניום המועשר כיום בעולם מועשר לרמה זו. אורניום כזה כאמור אינו שימושי בייצור פצצות גרעיניות, אך הדרך מהעשרת אורניום לצרכי אנרגיה להעשרת אורניום לשימושים צבאיים נחשבת קצרה יחסית, לכן יש חשיבות להגביל ולפקח אחר מי שיכול להעשיר אורניום.
כיום, כמעט כל מדינה בעלת נשק גרעיני מחזיקה גם ביכולת להעשיר אורניום. מדינות אחרות, בהן גרמניה, הולנד ויפן, מחזיקות ביכולת להעשיר אורניום אך לא מנצלות אותה לפיתוח נשק גרעיני. רוסיה היא מובילה עולמית בהעשרת אורניום, והיא מעשירה כמחצית מסך האורניום המופק בעולם. אחריה נמצאות חברת אורנקו, בבעלות משותפת אנגלית-הולנדית-גרמנית, חברה בבעלות ממשלת סין, וחברה צרפתית עם שותפות מרחבי העולם. ביחד הן מייצרות יותר אורניום מועשר ממה שדרוש בעולם. ריכוז הייצור העולמי במספר מצומצם של מרכזים גדולים ומפוקחים נחשב לאמצעי חשוב במניעת הפצתו של נשק גרעיני.
חמש מעצמות הגרעין הגדולות – ארצות הברית, רוסיה, סין, צרפת ובריטניה – אינן מייצרות כמעט אורניום מועשר לצרכים צבאיים וחדלו כמעט לגמרי לפתח כלי נשק גרעיניים חדשים. אך לא צריך לדאוג להן – בתקופת המלחמה הקרה הן צברו מאגרים עצומים של פצצות ואין להן צורך לייצר חדשות. למעשה, שיעור ניכר מהדלק הגרעיני שנמצא בשימוש בעשורים האחרונים מקורו באורניום מועשר לרמה גבוהה שנועד במקור לפצצות. אחרי שפירקו אותן ערבבו את האורניום המעושר באורניום טבעי עד להשגת רמת ההעשרה הנמוכה הרצויה להפעלת הכורים. תהליך זה נחשב לאחד מההצלחות הכבירות בצמצום החימוש הגרעיני בעולם, אך הוא גם הוביל לפגיעה בכדאיות הכלכלית של מפעלי העשרה מערביים ולהגדלת חלקה של רוסיה באספקת האורניום בעולם.
כשפקיסטן החלה את פיתוח תוכנית הגרעין שלה היא העשירה אורניום בעזרת צנטריפוגות. נראה כי היא הצליחה להשיג את התוכניות לבנייתן ולהפעלתן בעזרת מדען פקיסטני שעבד בחברת אורנקו האירופית בשנות ה-70 וגנב אותן בשירות מולדתו. על פי החשד, התוכניות הגנובות נמכרו בהמשך למדינות נוספות, ובהן איראן.
יכולת ההעשרה נמדדת ביחידות עבודה הפרדתיות, או SWU בקיצור. יש כיום כלים נוחים שמאפשרים לחשב כמה SWU צריך כדי להעשיר אורניום מרמה נתונה אחת לאחרת, או לחלופין איזו כמות של עפרות אורניום צריך כדי להגיע לדרגת ההעשרה הרצויה באמצעות כמות נתונה של יחידות עבודה הפרדתיות.
יכולת ההעשרה העולמית הכוללת עומדת כיום על כמה עשרות מיליוני SWU. להעשרת אורניום לרמה נמוכה הדרושה להפעלה של תחנת כוח גרעינית ממוצעת דרושים יותר ממאה אלף SWU בשנה, ורוב מלאכת העשרת האורניום בעולם מוקדשת למטרה הזאת.
אף שדרושה השקעה רבה של אנרגיה כדי להעשיר אורניום לדלק גרעיני, היא נמוכה בהרבה מכמות האנרגיה שתייצר תחנת הכוח הגרעינית כשתנצל את הדלק הזה, והעשרת האורניום מהווה כחמישה אחוזים מעלות החשמל. עם זאת, ההשקעה ההתחלתית הגבוהה הופכת את האורניום המועשר לחומר יקר. אורניום המועשר לדרגה הנחוצה לייצור פצצה עולה הון רב להפיק, אך קשה להעריך את שוויו המדויק מאחר שחומר כזה אינו נסחר בשוק החופשי.
העשרת האורניום באיראן
תוכנית הגרעין האיראנית כוללת מתקנים רחבי היקף לביצוע השלבים השונים של העשרת האורניום. לפי הידוע ממקורות גלויים, איראן ממירה את האורניום שברשותה לגז אורניום שש-פלואורי במתקן באיספהאן, שהוא גם אחד ממרכזי המחקר הגדולים שלה בנושאי גרעין. המתקן מייצר כ-200 טונות של אורניום שש-פלואורי בשנה, והם מועברים למתקני העשרת האורניום בנתנז, הנחשב לגדול ביותר, ולמתקן ההעשרה בפורדו, המבוצר מתחת להר. במתקנים אלו, לפי הפרסומים, האיראנים הצליחו לייצר כ-400 ק”ג של אורניום מועשר לדרגה של 60 אחוז חומר בקיע. ברמה זו, כמות החומר שיש לסרכז בצנטריפוגות כדי להעשירו לרמה של פצצה קטן והולך, לכן נדרש תהליך קצר יחסית כדי להגיע לרמת העשרה של כ-90 אחוזים. לפי חלק מההערכות, נדרשו לאיראן שבועות אחדים לייצר מספיק חומר לפצצה אחת, וכלל החומר עשוי להספיק לכעשר פצצות.
איראן משכללת את טכנולוגיית העשרת האורניום שלה כבר למעלה מ-40 שנים. לפי דיווחים בתקשורת, המתקן בנתנז הותקף ונגרם לו נזק מסוים למרות שהוא נמצא בעומק של כ-50 מטרים מתחת לפני הקרקע. מתקן ההמרה באיספהאן גם הוא הותקף וניזוק, אך לא נגרם נזק למתקן המבוצר בפורדו.
העשרת יסודות אחרים
כשמדובר באורניום, ברור אם כן למה נחוצה ההעשרה שלו. מה בנוגע להפרדת איזוטופים של יסודות אחרים?
הפרדה כזאת נעשית ביסודות רבים בקנה מידה קטן – של גרמים בודדים. לדוגמה, איזוטופים לא רדיואקטיביים של פחמן או של חמצן משמשים רבות לסימון של אטומים במולקולות, שחוקרים משתמשים בהן לאחר מכן בניסויים בביולוגיה מולקולרית. גם סידן הועשר בעבר בכמויות קטנות למטרות מחקר, למשל כדי להשתמש באיזוטופ שלו לייצור יסודות כבדים מאוד. בקטגוריה הזאת בולט בשנים האחרונות הצורן (סיליקון), שההעשרה שלו מותירה גוש צורן המורכב כמעט כולו מאיזוטופ אחד בלבד, במקום שלושה בצורן הטבעי. מבנה הגביש של הצורן הטהור מבחינה איזוטופית הזה הוא שלם יותר, ולכן מוליך חום טוב יותר מצורן טבעי. לתכונה הזאת יש חשיבות רבה בתעשיית השבבים, וכנראה גם עבור מחשבים קוונטיים שצפויים להיבנות בעתיד.
הפרדה בקנה מידה גדול, של אלפי קילוגרם ויותר, בוצעה רק בשני יסודות פרט לאורניום – מימן וליתיום. ליתיום, היסוד השלישי בטבלת היסודות, הוא מתכת קלה הנפוצה בסוללות חשמליות, וגם משמשת בפצצות מימן. יש שני איזוטופים של ליתיום, שהקל מביניהם מתאים יותר לשימוש בפצצה אך גם נדיר יותר בטבע. בשל כך, המעצמות הגרעיניות ייצרו טונות רבות של ליתיום מועשר במהלך המלחמה הקרה, וחדלו מכך כמעט לגמרי אחרי שהסתיימה. המאגרים הגדולים שנותרו כמעט אינם בשימוש כיום.
בהעשרת מימן, מנסים בדרך כלל לבודד את האיזוטופ הנדיר והכבד של מימן, הקרוי דאוטריום (מימן 2) שבגרעינו יש נייטרון אחד ופרוטון אחד, לעומת פרוטון בלבד באיזוטופ הנפוץ, מימן 1. השימוש העיקרי בו הוא לייצור מים כבדים לכורים גרעיניים, כלומר מים שהמולקולות שלהם מורכבות מאטומים של דאוטריום הקשורים לחמצן במקום מאטומי מימן רגיל וחמצן. המים הכבדים מאטים את הנייטרונים שנפלטים בעוצמה מגרעיני האטומים בתגובת הביקוע הגרעיני ומגדילים את הסיכוי שהם ייבלעו בגרעינים נוספים ויובילו לתגובת שרשרת. הדאוטריום נחוץ גם לייצור פצצות מימן – פצצות גרעיניות שמשלבות היתוך גרעיני. לכן המעצמות הגרעיניות מחזיקות מלאי גדול של מימן מועשר. כמו כן משתמשים בדאוטריום ליישומים אזרחיים, כמו בדיקות כימיות מסוימות ומחקרים ביולוגיים. בעתיד הרחוק הוא עשוי לשמש גם להפקת אנרגיה, בהיותו חלק מהדלק העיקרי של היתוך גרעיני.
ההעשרה של מימן ושל ליתיום נעשית ללא צורך בצנטריפוגות, אלא בטכניקות אחרות המתבססות על ההבדלים הכימיים בין האיזוטופים. זה אפשרי מאחר שביסודות קלים יותר ההבדל במשקל היחסי בין האיזוטופים משמעותי הרבה יותר מאשר ביסודות כבדים כמו אורניום, ולכן מורגש הבדל גם בתכונות הכימיות שלהם.
הפרדת איזוטופים, לפיכך, היא טכנולוגיה המשמשת לא מעט לצרכים צבאיים בתחום הגרעין אך יש לה גם שימושים אזרחיים. בעתיד, אולי בעוד כמה עשורים, כשחשמל זול ונקי שיופק מהיתוך גרעיני מבוקר יאיר את בתינו, נוכל לומר שהשלמנו מעגל, והפרדת איזוטופים הפכה מאמצעי מלחמתי למקור אנרגיה בטוח ובלתי נדלה לצורכי שלום.
ד"ר יובל רוזנברג ואורי טייכמן, מכון דוידסון לחינוך מדעי, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן למדע
