בערוץ
 
 
 
 
 
 
 
 
דברים שיורמים יודעים 

דברים שיורמים יודעים

 
 
יורם שורק

למה מתכוונים כשאומרים "מים כבדים", והאם הם רעילים? וגם: מה ההבדל בין מים רגילים ומזוקקים בהקפאה?

 
 
 
 
 
 
 
 
 
בחודש ניסן הופיע באתר האינטרנט של "ועד הקהילה ליהודי תהראן (איראן)" (כך במקור) מודעת ברכה לרגל ההצלחה בפיתוח אנרגיה גרעינית. במודעה (שפורסמה באנגלית ובפרסית) מברך ועד הקהילה לרגל ההישג של פיתוח דלק גרעיני את המנהיג העליון (אחמדיניג'אד) את מנהיגי הרפובליקה האיסלמית ואת כל האיראנים. יהודי טהראן , נכתב באתר, חוגגים את צירוף הנצחון הזה עם חג הפסח.
 
נשיא איראן בחניכת מתקן המים הכבדים (רויטרס)
 נשיא איראן בחניכת מתקן המים הכבדים (רויטרס)   
בפרוס חודש הרחמים והסליחות הזה בישר לנו המנהיג העליון על ניצחון נוסף- השלמת מתקן ייצור למים כבדים. הפעם, למרבה הפתעה, לא צוין ההישג באתר האינטרנט של הקהילה היהודית. יתכן כי פרנסי הקהילה גרדו את פדחתם ושאלו את עצמם את אותה השאלה שהופנתה כמה פעמים לטור הזה: מה זה בכלל מים כבדים ומה עושים איתם?

לצורך ההסבר עלינו להתוודע לידידנו הנויטרון: יצור קטנטן חסר מטען היושב בגרעין לצד אחיו הפרוטון, בעוד מספר הפרוטונים שבגרעין קובע את סוג החומר מסתפקים הנויטרונים בתפקיד המשעמם של הכבדה על המסה. עידן הטכנולוגיה הגרעינית נולד, למעשה, בשנת 1939, עם תגליתם של האן ושטרסמן כי בליעת נויטרונים על ידי גרעיני אורניום עשויה לפרק אותם ליסודות קלים יותר תוך פליטת אנרגיה. שחרור האנרגיה מהפירוק הזה מאפשר ייצור חשמל מכורים גרעיניים ויוצר את פוטנציאל ההרס של הפצצה.

ואולם, הנויטרון הנפלט בתגובות גרעיניות טס לדרכו במהירות גבוהה מאוד. נויטרונים מהירים אינם נוטים להיבלע, ציפורי דרור אלה שהשתחררו מכלאם בגרעין חולפות לרוב דרך החומר שסביבם ונעלמות. כדי שגרעין אורניום יבלע את הנויטרון ויתפרק צריך להאט אותו.
 
 
איך משכנעים חלקיק להאט את טיסתו? על ידי התנגשויות. כל שחקן ביליארד יודע כי כדור הפוגע בדפנות המסיביות של השולחן ירתע לאחור באותה מהירות (כמעט) בה פגע בו, וכדי שכדור ביליארד יאבד מהירות עליו לפגוע בכדורים אחרים השווים לו במשקל (נו, בסדר דקדקנים יקרים: לא במשקל אלא במסה). ככל שהמסה של החלקיקים המתנגשים קרובה יותר, כך איבוד המהירות יהיה יעיל יותר.

החלקיק היציב הקרוב ביותר במסתו לנויטרון הוא הפרוטון (גרעין אטום המימן) מימן רגיל היה צריך להיות החומר האופטימאלי להאטת נויטרונים, אבל מימן רגיל יבלע את הנויטרון המסכן וכך במקום להאט אותו נאבד אותו.

בלית ברירה משתמשים בחלקיק השני הכי קרוב למסת נויטרון: גרעין הדאוטריום (D). דיאוטריום הוא אטום המכיל פרוטון אחד (כמו מימן רגיל) ונויטרון אחד, כיון שתכונות החומר נקבעות לפי מספר הפרוטונים שבגרעין הדיאוטריום מתנהג כמעט כמו מימן רגיל.

מים מורכבים בדרך כלל מאטום חמצן אחד (מסומן באות הלטינית O) ושני אטומי מימן (מסומנים ב H) הנוסחה הכימית H2O. מים כבדים הם מים בהם הוחלף המימן הרגיל בדיאוטריום כלומר D2O.
בכור לייצור חשמל תפקיד המים הכבדים להאט נויטרון שנפלט מגרעין אורניום מבוקע כך שיבלע על ידי גרעין אורניום אחר שיתפרק ויפלוט עוד נויטרון וכו'.
 
 
 
אבל, אם המנהיג העליון המשמח את יהודי ארצו בחידושיו הגרעיניים קורא את הטור הוא תוהה ודאי מה עוד ניתן לעשות במים הכבדים לשמחת כולנו. ובכן מר אחמדיניג'אד – המלצת היורמים לשימוש בנוזל היקר בשעות הפנאי היא ייצור פלוטוניום. כדי לייצר פצצת אטום המבוססת על אורניום יש להפריד איזוטופ מסוים ונדיר (שמשקלו האטומי 235) משאר החומר. תהליך ההפרדה הוא מורכב ובזבזני, ודורש שימוש בצנטריפוגות מסורבלות וזוללות חשמל כדוגמת אלו שניסה לבנות שכנך במערב סדאם חוסיין. לעומתה, פצצה המבוססת על פלוטוניום (דוגמת זו ששימשה להפצצת נגסאקי בסיום מלחמת העולם השניה) מיוצרת מאיזוטופ האורניום הנפוץ יותר (אורניום 238), על ידי הפצצתו בנויטרונים שמהירותם הואטה במים כבדים.

אם אמנם, תקבל אדוני הנשיא את המלצת הטור לשימוש במים הכבדים שלך לייצור פלוטוניום לא תהיה הראשון במזרח התיכון לעשות זאת. "לפי פרסומים זרים" מכון מס' 1 בדימונה שבישות הציונית (המבנה בעל הכיפה הבולטת) הופך מידי שנה 40 עד שישים קילוגרמים של אורניום טבעי לפלוטוניום בשיטה הזו ממש. לצורך כך רכשו הציונים כ-36 טונות מים כבדים מנורבגיה, מארצות הברית ומצרפת.
 

העיקר הבריאות אדוני הראיס

 
רועי דואג לבריאותך מר אחמדיניג'אד ושואל אם המים הכבדים רעילים.

הנויטרון כשמו כן הוא –ניטרלי למדי, תוספת הנויטרון במעבר בין מימן רגיל לדאוטריום במים לא תשנה הרבה. מבחינה כימית מים כבדים דומים מאוד למים רגילים: לא יגרם נזק ממשי משלוק אחד או שניים. אם בביקורך הבא במפעל תלגום כוס תה ממים כבדים תוכל להמשיך בפעילותך הברוכה לתועלת המזרח התיכון. אבל אל תפריז: בכמות גדולה מים כבדים רעילים, משום שמהירות התגובה שלהם ביחס למים משתנה במקצת (על השוני הקטן הזה במהירות התגובה הכימית מבוססת ההפרדה בין מים רגילים לכבדים).

בנוסף, המבנה המרחבי של חלבונים בתא מיוצב על ידי קשרים בין אטומי מימן לאטומי חמצן וחנקן (קשרי מימן) וקשרים אלו מעט חזקים יותר כשמוחלף המימן בדיאוטריום. אם נחליף כרבע מהמים שבתא מים כבדים ייפגעו תהליכי חלוקת התא הדורשים ארגון מדויק מאוד של סיבי חלבון לאורכם נעים הכרומוזומים. ייצור הזרע דורש, כמובן, חלוקת תאים תקינה ואם תשתה מהמים הכבדים שייצרת עד שיהוו כרבע מהמים שבגופך לא נזכה לשמוח איתך בלידת היורש למשפחת אחמדיניג'אד שכן תגרם לך עקרות. מסיבה דומה לא ינבטו זרעי צמחים המושקים במים כבדים.
 

מה בין מים מזוקקים לרגילים?

שאלת מים שונה מפנה חיה משי המשתפת אותנו מהווי המעבדה:
"כאשר אני מוזגת מים מזוקקים למבחנת מעבדה מזכוכית (לא עד הקצה ולא פוקקת) מעמידה בפריזר ב-90 מעלות, ומקפיאה היא נשברת. כאשר המבחנה ניצבת בתוך כוס בפריזר כלומר בזוית כלשהי היא איננה נשברת. כמות זהה של מי ברז במבחנה באותם תנאים איננה שוברת את המבחנה."
 
 
ובכן חיה, כולנו למדנו שמים קופאים באפס מעלות צלזיוס ורותחים ב-100 מעלות; הבעיה היא שלא תמיד המים יודעים זאת. כדי שמים יקפאו - כלומר יהפכו לגבישי קרח - דרושים גרעיני גיבוש: חלקיקים סביבם יכולים מים להסתדר בסריג מוצק. גרעין כזה יכול להיות גבישון קרח קיים, גרגר אבק או אפילו חספוס קל של דופן הכלי.

המעבר של המים ממצב צבירה נוזלי למוצק משחרר חום המאט את קפיאת שכבת המים הסמוכה לקרח. כל זמן הקפיאה הטמפרטורה נשמרת קבועה: אפס מעלות וצמיחת גבישי הקרח איטית. רק כשקפאו כל המים בכלי יכול הקרח להתקרר לטמפרטורה נמוכה יותר. אם אין במים חלקיקים, ודפנות המבחנה חלקות מאוד, יתכן מצב בו אין די גרעיני התגבשות; אז המים לא מתמצקים מיד בהגיעם לאפס מעלות, והם יכולים להתקרר כנוזל לטמפרטורה שלילית. הסבר אפשרי לתופעה שאת מתארת הוא שהמים המזוקקים במבחנה מתקררים לטמפרטורה הנמוכה מאפס מעלות לפני הקפיאה (מים מקוררים ביתר או supercooled בלועזית).

כאשר המים המקוררים ביתר מתמצקים סוף סוף, הקפיאה מהירה מאוד משום שהחום הנפלט בהתמצקות אינו מונע קפיאה של שכבות מים סמוכות. העלייה בנפח, המתלווה לקפיאה מהירה אף היא, יוצרת לחץ פתאומי ששובר את המבחנה. מבחנה לא תישבר אם המים הקופאים מטפסים במעלה המבחנה ולא לוחצים "לצדדים". אם מטים את המבחנה הרי המשטח העליון גדול יותר וקל יותר לשחרר דרכו את הלחץ.

עלתה בדעתכם שאלה מעניינת, מסקרנת, מוזרה, הזויה או מצחיקה? פורום לכל שאלה תשובה מחכה לה. ניתן גם לשלוח שאלות ל-ysorek@gmail.com.
 
 
 
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ ilan @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
 
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ ilan @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
 
 
תגובות
הוסף תגובה0 תגובות
הוספת תגובה
מאת
 
נושא
 
תוכן
 
 
 
 
תודה! תגובתך התקבלה.
התגובה תתפרסם בכפוף לתנאי האתר.
 
 
 
 
 

כל הזכויות שמורות 2011 © נענע 10 בע"מ
 
 
 
 
כל הזכויות שמורות © Nana10 בע"מ
Video powered by