ים האורניום שמסביב

כורים גרעיניים להפקת חשמל נפוצים למדי, ומפיקים כיום כ-10 אחוזים מצריכת החשמל העולמית, או בערך פי 30 משיא יכולת הייצור של חברת החשמל הישראלית. כמעט כל הכורים כיום משתמשים כדלק באורניום (מספר 92 בטבלה המחזורית), שהוא היסוד הכבד ביותר שנמצא בטבע בכמויות גדולות.

בדומה לתחנות כוח רגילות, החשמל מופק בכורים גרעיניים על ידי יצירת קיטור שמסובב טורבינה. ההבדל בין השיטות הוא בכך שמקור החום היוצר את הקיטור הוא תגובה של ביקוע גרעיני. תגובות כאלה יוצרות חום רב, פי כמה מיליונים יותר לקילוגרם דלק בהשוואה לדלקי מחצבים כמו פחם, גז או נפט.

האורניום הוא יסוד נפוץ יחסית בטבע: בשנת 2013 הופקו כ-70 אלף טונות שלו, והעתודות של עופרות אורניום עומדות על כמה מיליוני טונות או אף למעלה מכך. בהתאם לכך, מחירו עומד על כעשירית ממחירה של המתכת כסף, למשל. הכמות המדויקת של עתודות האורניום הזמינות נגזרת ממחירו: ככל שהמחיר גבוה יותר, כך משתלם יותר לכרות מרבצים פחות פורים, ולכן כמות האורניום שאפשר לכרות עולה.

המצב הזה מבטיח שהאורניום במכרות הקיימים יספיק לכמה עשורים לפחות בקצב הצריכה הנוכחי. מצד שני, הוא מעודד שימוש פזרני יחסית באורניום וניצול לא מלא שלו, מאחר שאין בו מחסור. עם זאת, בטווח הרחוק ברור שהעתודות הזמינות כיום יאזלו, כך שחשוב להתבונן באופן ביקורתי בכריית האורניום וניצולו, במבט רחב שלא מסתכם רק בעלויות ההפקה הנוכחיות.

בזבוז ניכר

רוב האורניום שמגיע כיום לכורים גרעיניים אינו מנוצל. הבעיה הראשונה היא שלאורניום בטבע יש שני איזוטופים – גרעיני אטומים שמספר הפרוטונים בהם זהה, אך מספר הניטרונים שונה. אחד האיזוטופים הללו, שנקרא אורניום-235, אכן משמש לייצור אנרגיה בכורים גרעיניים, אך מדובר רק ב-0.7 אחוז מהאורניום הקיים בטבע. לעומת זאת, אורניום-238, הנפוץ הרבה יותר, אינו מנוצל כמעט בכורים הקיימים. בפועל אפילו לא כל האורניום-235 מנוצל בכורים.

ברוב המדינות המפעילות כורים גרעיניים להפקת אנרגיה, הדלק הגרעיני המשומש מכיל עדיין כמויות גדולות של אורניום שהיה אפשר לנצל, אך הוא מוגדר כולו כפסולת ולא ממוחזר. הסיבות לבזבוז הזה מגוונות וכוללות נימוקים ביטחוניים, היות שהתוצרים מכילים גם פלוטוניום, שיכול לשמש לייצור כלי נשק גרעיניים, וכן שיקולים כלכליים הנובעים מעלות התהליך של מיחזור האורניום לעומת מחירו הזול של אורניום כרוי חדש. כך מתבזבזות עתודות אורניום גדולות, משיקולי חיסכון לטווח הקצר.

להוציא אורניום מן הים

בשנים האחרונות מפותחת טכנולוגיה חדשה שתאפשר להפיק אורניום ממי ים, במה שיכול למנוע הידלדלות מסוכנת של עתודות היסוד השימושי עקב ניצולו הבזבזני. באוקיינוסים יש כמות פחות או יותר בלתי מוגבלת של אורניום, העומדת על מיליארדי טונות. ניצול יעיל של המשאב הזה יהפוך את האורניום בפועל למקור אנרגיה מתחדשת ובלתי נדלית, כמו הרוח והשמש.

השיטה לכריית אורניום מן הים מתבססת על שימוש בחומרים שסופחים אותו. כך אפשר לייצר סרטים דקים וארוכים של חומרים כאלה, לטבול אותם במשך כמה חודשים במי הים ולאחר מכן לנצל את האורניום שהסתפח אליהם.

כיום לא משתמשים בשיטה הזאת כיוון שכרייה יבשתית של אורניום היא זולה משמעותית. אפילו בשיטות הכי מתקדמות שיש לנו, הפקת המחצב מהים תעלה פי 10-5 מכרייה רגילה, כך שהטכנולוגיה הזאת צריכה לעבור עוד כברת דרך ארוכה לפני שתוכל להתחרות בכריית עופרות. עם זאת, עצם קיומו של המקור הזה והתקווה כי ניצולו ישתפר בעתיד מבשרים שמחסור בדלק לא צפוי לעורר בעיה במה שנוגע לאנרגיה גרעינית, והאורניום ללא ספק יישאר כאן הרבה אחרי שכל הנפט, הפחם והגז הטבעי יאזלו.

האם עלינו לצפות לעלייה במחיר החשמל המופק בתחנות כוח גרעיניות בעתיד, עקב מחסור צפוי באורניום באופן הניצול הבזבזני שלו בימינו? לא בהכרח. גם אם נעבור בעתיד להפקת אורניום ממי הים במחיר גבוה יחסית, זה יתבטא בעלייה של אחוזים בודדים לכל היותר במחיר החשמל. הסיבה היא שמחיר האורניום הוא רק מרכיב אחד בעלות ייצור הדלק הגרעיני לכורים. עיבוד העופרה משמעותי לא פחות, ועלויות התפעול של תחנות כוח גרעיניות מורכבות מהרבה גורמים נוספים.

יש פתרונות נוספים המתבססים על ניצול מוצלח יותר של האורניום בתחנות הכוח הגרעיניות, שיאפשרו שימוש של אלפי שנים באנרגיה גרעינית מהעתודות היבשתיות הקיימות לבדן. השיטות האלו מתבססות על מיחזור של הדלק הגרעיני המשומש והאורניום שנותר בו כדי לנצל אותם בצורה יעילה יותר, ניצול עודפי אורניום ופלוטוניום מפירוק כלי נשק גרעיניים, ופיתוח "כורים מהירים" בטכנולוגיה שתאפשר ניצול כמעט מלא של האורניום שמגיע מהטבע, כולל אורניום-238 הנפוץ. כמו כן, נעשים ניסיונות לפתח כורים שיתבססו על תוריום (מספר 90 בטבלה המחזורית), שקיים בטבע בכמויות גדולות ונפוץ פי כמה מהאורניום.

השיטות הללו לא מיושמות כיום ממגוון סיבות, ובכלל זה חוסר בשלות טכנולוגית, העדפות של האורניום הזול והניסיון המצטבר בטכנולוגיות הקיימות, או סיבות בטיחותיות. עם זאת, אלה קשיים שאפשר להתגבר עליהם ואין חשש שבעתיד הנראה לעין ניאלץ לסגור תחנות כוח גרעיניות עקב מחסור בדלק. שאלת הכדאיות הכלכלית של אנרגיה גרעינית ושל עלות מול תועלת בהקמת תחנות כוח גרעיניות, היא עניין מורכב, אך נראה שמחסור בחומרי גלם לא יהיה שיקול בסוגיה הזאת.