השראה: במעבדה בארה"ב עומד להיווצר כוכב מלאכותי בהיתוך גרעיני

זה לא נראה מרשים מבחוץ — בניין אפרורי בן עשר קומות בקמפוס של המעבדה הלאומית לורנס ליברמור, במרחק כשעה של נסיעה מסן פרנסיסקו. עם זאת, כשאני חוצה את מגרש החניה ביום בהיר באוקטובר, איני יכול שלא לחשוב שאולי יום אחד אספר לנכדים שלי על הביקור במעבדה הזו, שבמסגרתו פגשתי את ד"ר אדוארד מוזס וראיתי את הטכנולוגיה שעמדה לשנות את העולם.

אולי זה אומר שאני אופטימיסט. או אפילו שאני פראייר, שוטה. אבל כשאני פוגש את מוזס, המדען בן ה־60 שמנהל את המתקן הזה, והוא מראה לי קפסולה קטנה, בערך בגודל של המולטי־ויטמין שאני לוקח כל בוקר, ונשבע שהכדורית הזו תספק היצע בלתי נדלה של אנרגיה בטוחה ונקייה — אני רוצה להאמין לו. זה נראה פשוט כל כך, לגמרי בר ביצוע. הקפסולה שמוזס מחזיק היא רק דגם; הקפסולה האמיתית, באותו גודל, תכלול כמה מיליגרמים של דאוטריום וטריטיום, איזוטופים של מימן שאפשר להפיק ממים. אם יפציצו אותה באמצעות לייזר רב עוצמה, אפשר יהיה ליצור תגובה זהה למה שמתרחשת בליבת השמש. התגובה הזו למעשה תאפשר בעצם ליצור כוכב על פני האדמה, וחומו אמור לאפשר הפקת אנרגיה אדירה — בלי שום זיהום. שכחו מכורים גרעיניים, פחם, נפט או מים ושמש. "זו האנרגיה הסולרית האמיתית", אומר מוזס.

אל הכדור הזה מתנקזת קרן הלייזר הגדולה בעולם צילום: איי פי

לתהליך קוראים היתוך גרעיני מבוקר, והוא כולל היתוך גרעינים — להבדיל מפיצול גרעין, התהליך המתרחש בכורים רגילים של ביקוע גרעיני. בביקוע, גרעין של אטום אורניום מפוצל לשני אטומים קטנים יותר; הפיצול משחרר אנרגיה בצורת חום, שמשמש לייצור קיטור המניע טורבינה ומפיק חשמל. בתהליך של היתוך, סוף התהליך זהה — חום יוצר קיטור שיוצר חשמל — אבל במקום לפצל גרעין של אטום מפגישים גרעין דאוטריום עם גרעין טריטיום. ההיתוך שלהם מייצר הליום ויוצר זריקת אנרגיה.

192 לייזרים, קילומטרים של צינורות, אלפי עדשות ומראות

הבדיחה בקרב מומחי אנרגיה אומרת שאנחנו נמצאים במרחק 40 שנה בלבד מאנרגיית ההיתוך, ושתמיד נהיה במרחק 40 שנה בלבד ממנה. כבר עשרות שנים שהמדע מנסה להפיק אנרגיה מהיתוך, ללא הצלחה. ההיתוך עצמו אפשרי — הרי הוא מתרחש בכל פיצוץ של פצצת מימן. הקושי היה להצליח לשלוט על ההיתוך כך שבמקום פיצוץ חד־פעמי תתקבל סדרה של פיצוצים קטנים ומבוקרים.

כעת, מאמין מוזס, הבעיה נפתרה, וזה קרה במעבדה שלו — מתקן ההצתה הלאומי (NIF, National Ignition Facility). האתגר הגדול בדרך להיתוך מבוקר היה עד כה מחסור בכוח. אפילו הלייזרים הגדולים בעולם לא הצליחו להפיק אנרגיה שתתיך את הגרעינים זה אל זה. אז ב־NIF הקימו, במשך עשר שנים, את הלייזר החזק בעולם, שיכול להפיק פי 60 יותר אנרגיה מכל לייזר שנבנה אי פעם. ליתר דיוק, זוהי מערכת ענקית — הבניין נפרס על פני שטח של שלושה מגרשי פוטבול — שמשלבת 192 לייזרים זהים ויורה אותם לתוך תא עגול לא גדול, בקוטר של כתשעה מטרים, ובו כדורית הדלק הקטנה שמחכה לפיצוץ.

קרן הלייזר פוגעת בקפסולה הזעירה הזו, ונוצרת שמש מלאכותית צילום: National Ignition Facility

הקמת הלייזר הושלמה בתחילת השנה, אך הוא עדיין בשלב הניסוי — המטרה כרגע היא לבחון את המערכת ולהגביר את השימוש בה בהדרגה. תותח הלייזר יורה רק כמה פעמים ביום, על קפסולות שמכילות רק כמה דאוטריום, ללא טריטיום. בתוך כמה חודשים יעברו המדענים לקפסולת דלק חזקה יותר, שתכיל טריטיום וכמות מזערית של דאוטריום, ועד סתיו 2010 יחלו לעבוד עם קפסולות שמכילות את המינון המלא.

בשלב הזה, בטוחים ב־NIF, הם יצילחו להגיע להצתה — בעירה מבוקרת שבה תופק אנרגיה גדולה יותר מזו שהושקעה. מוזס, מדען לייזר עטור פרסים עם חוש הומור יבש, מסביר לי את התהליך המורכב הזה בעודו מוביל אותי ברחבי המתקן. המכונה רחבה, יפהפייה ומעוררת יראה, והמורכבות שלה מדהימה, עם קילומטרים של צינורות מתכת. הם יוצרים מערכת שמתחילה בפעימת אור מזערית, מגבירה את העוצמה שלו, משגרת את הקרן דרך קריסטלים שגודלו במיוחד לצורך העניין ואלפי עדשות ומראות — ולבסוף ממקדת את כל הקרניים היישר למטרה, שגודלה כגרגיר פלפל שחור. וכל זה קורה בתוך מיליונית השנייה.

500 מדעים ומהנדסים ואלף כורי היתוך עד סוף המאה

זו רק פנטזיית הייטק, מזהירים אותי המבקרים. מוזס עצמו, הם אומרים, מלא בסוג מסוים של דלק לא־גרעיני; אסור לי להאמין לאף מילה שלו ושל עמיתיו. "הם כמו אנשי מכירות של תרופות אליל", אומר ד"ר תומס קוקרן, מדען בכיר במועצת ההגנה על המשאבים הטבעיים (NRDC), שעוקבת אחר הפרויקט של NIF מאז תחילתו, ב־1997. קוקרן טוען שהלייזר של מוזס עדיין לא חזק מספיק, וגם אם הוא היה, "המכונות האלה יהיו גדולות מדי ויקרות מדי, והן אף פעם לא יהיו כדאיות". מבקרים אחרים — לדוגמה, ד"ר סטיבן בודנר, פיזיקאי שניהל את המחקר על היתוך לייזר במעבדה של הצי בוושינגטון, עד לפני עשר שנים — אומרים שהצוות של מוזס המעיט בחשיבותן של בעיות טכניות, כגון חוסר היכולת למקד את הלייזר של NIF במטרה מזערית.

בתגובה אומר מוזס שהם כבר הדגימו התמקדות במטרה כזאת. כן, הוא מודע לספקות, אבל בטוח בהצלחת הצוות שלו, שכולל 500 מדענים ומהנדסים. הבוס שלו, ג'ורג' מילר, מנהל לורנס ליברמור, הוא דוקטור לפיזיקה שמודע היטב לקשיים שעליהם צריך מוזס להתגבר. "דבר אינו בטוח עד שממש עשית אותו", הוא אומר, ודוגל בלנסות: "חייבים להקים את NIF כדי לברר אם זה יעבוד או לא".

יש משהו בדבריו. פריצות דרך גדולות מחייבות סיכונים גדולים. הן תמיד נראות יקרות וחסרות סיכוי — עד שהן עובדות. מיפוי הגנום האנושי נראה בלתי אפשרי, עד שאלפי חוקרים מסביב לעולם עשו זאת, בתוך 13 שנה, עם מימון ממשלתי של 3 מיליארד דולר ועוד השקעות מחברות פרטיות. כמו פרויקט הגנום, אנרגיית היתוך דורשת מאמץ ממושך לטווח ארוך. זה לא פיתוח הדור הבא של האייפוד או יישום חדש לפייסבוק. מדובר במדענים שפועלים ממש בקצה הידע שיש לנו על מניפולציות של חלקיקי חומר זעירים.

אם ההיתוך יעבוד, הוא יהיה מקור האנרגיה הירוקה האולטימטיבי. עם זאת, ל־NIF יש יעדים נוספים, ובהם לסייע למדענים להבין טוב יותר את היקום; הצלחת הפרויקט תאפשר להם, למשל, לחקור את התנאים השוררים בתוך כוכבים.

לאור כל זאת, גם אם NIF ייכשל — ויתברר שהוא היה פיאסקו של 3.5 מיליארד דולר מכספי משלם המסים — נראה לי שהיה שווה לקחת את הסיכון. בדרך הצוות הרי ירשום לזכותו הרבה פריצות דרך קטנות — בעיצוב לייזרים, אופטיקה ומדע החומרים. הם יקדמו את תחום הלייזר, ואז הם יחפשו כסף כדי לבנות לייזר אפילו יותר גדול, כדי שיוכלו לנסות שוב.

ואם מוזס צודק ו־NIF יצליח, הפרויקט יירשם בין דפי ההיסטוריה. זו הסיבה לכך שמעבדות ביפן, בצרפת, בבריטניה ובסין רודפות גם הן אחרי אנרגיית היתוך. למוזס, מצדו, אין ספקות. נכון, יש הרבה אתגרים טכניים גדולים, אבל הצוות שלו מתמודד איתם, אחד אחרי השני. "אם מישהו היה מציע לי לבנות אב־טיפוס מסחרי של כור היתוך והיה אומר לי 'יש לך רק עשר שנים', הייתי לוקח את העבודה", הוא מסביר. שם מסחרי כבר יש להם — אנרגיית היתוך מבוססת אינרציה של לייזר (Laser Inertial Fusion Energy), ובראשי תיבות — LIFE; עושה רושם שיש בכל זאת מדענים שמבינים משהו בשיווק. עד 2020, מאמין מוזס, חברות התשתית יוכלו לבנות אב־טיפוס של תחנות כוח שנקראות "מנועי LIFE", ועד 2030 יהיה אפשר להקים ולתפעל כורי היתוך אמיתיים. להערכתו, עד 2050 הם כבר יהיו נפוצים, ועד סוף המאה יוכלו לפעול בארצות הברית אלף כורי היתוך.

אם כך יקרה, זו כנראה פריצת הדרך הטכנולוגית הגדולה של המאה. תחנות כוח של LIFE יפיקו אנרגיה ללא פליטת פחמן, מדלק זול וזמין בשפע. חסידי ההיתוך אוהבים לשלוף את הנתון שלפיו כ־38 ליטר (10 גלונים) של מים יוכלו לייצר כמות אנרגיה שווה לזו שמפיקים כיום ממיכלית נפט ענקית. זה יכול להיות פתרון להתחממות הגלובלית, חלופה להעשרת אורניום בביקוע גרעיני — שתאפשר לסלק את כל האורניום שעלול לשמש למטרות צבאיות — וכלי לצמצום התלות במדינות זרות. כמו האינטרנט, ההיתוך ייגע בכל חלקי הכלכלה. אם ארה"ב תהיה הראשונה למסחר את התהליך, היא תשלוט בשוק האנרגיה הירוקה ותיצור משרות חדשות במשך חצי מאה לפחות, בבניית תחנות כוח ומכירתן. אם מדינה אחרת תקדים אותה, היא תיאלץ לקנות את תחנות הכוח שלה מזרים.

אנרגיית ההיתוך יכולה להיות גם פתרון פוטנציאלי למשבר העומד בפתח. אוכלוסיית העולם גדלה בכ־100 מיליון בני אדם מדי שנה. סין והודו משתמשות כעת בהרבה פחות אנרגיה לנפש מארה"ב, אך התיעוש הגובר שלהן יוביל לזינוק אדיר בביקוש לחשמל. כשמוסיפים לכך את השימוש הגובר בחשמל בתחבורה, מתברר כי עד 2030 תגדל תפוקת החשמל העולמית בכמעט 80% לעומת 2006, כפי שעולה מחישובי מכון המשאבים העולמי.

לא פלא, אם כן, שחברות אנרגיה כבר עולות לרגל ללורנס ליברמור. "הן מסתכלות אל העתיד, ולא ברור להן איך יוכלו להפיק אנרגיה בלי פליטת פחמן דו חמצני. הטכנולוגיות המתחדשות כעת הן קשות ויקרות", אומר מוזס. NIF מתכננת לייצר להן, בתוך שלוש שנים, "פלטפורמה אמינה שאפשר לשכפל" — כזו שתאפשר לחברות לבנות אבטיפוס של כורי היתוך. ומה לגבי האנשים האומרים ש־NIF הוא כישלון שלא יעבוד לעולם, לא משנה כמה מיליארדי דולרים יושקעו בו? מוזס מושך בכתפיו: "אנשים תקועים. הם אומרים שאי אפשר לעשות את זה כי לא יכולנו לעשות את זה בשנות השישים. זה כמו לומר שלא יכולים להיות לנו טלפונים סלולריים כי לא יכולנו לייצר אותם בשנות השישים". .