תחנות כוח גרעיניות הן המצאה חדשה יחסית. הן משתמשות באנרגיה שמשתחררת מביקוע של אטומים של דלק גרעיני, כדי לייצר חשמל זול, שאינו מזהם את הסביבה.

במהלך הביקוע הגרעיני גורמים להתפצלות של גרעין אטום כבד, כמו אורניום-235, לשני גרעינים קטנים יותר. בכך משתחררת כמות אדירה של אנרגיה, בצורה של חום, קרינה ונויטרונים. בהמשך יכולים נויטרונים אלה לפצל גרעינים אחרים וליצור תגובת שרשרת שהיא שמייצרת את שחרור האנרגיה הגרעינית העצומה. עוד על כך בתגית "ביקוע גרעיני".

יש שתחנות חחח משתמשות בשיטה אחרת הנקראת "היתוך גרעיני". ראו בתגית "היתוך גרעיני".

הבעיה היא שאם תחנות כוח גרעיניות נפגעות, כמו שקרה בצונאמי ביפאן, הן עלולות לגרום לדליפה של קרינה גרעינית. קרינה גרעינית היא מסוכנת ומונעת מאנשים לחיות בסביבת התחנות הרוח הגרעיניות הדולפות בעתיד.


כך מתבצעים ביקוע והיתוך גרעיני (מתורגם):

https://youtu.be/rfGqSsTGhF0


טכנולוגיה מתקדמת בכור ההיתוך הגדול בעולם שיפיק אנרגיה מחיבור אטומים בטמפרטורות גבוהות (עברית):

http://youtu.be/igszbU0XAHk


ותחנת כוח גרעינית מהסוג שיש בעולם כיום (מתורגם):

http://youtu.be/S-VMThrPt0s

על אף החשש הגדול ממנה, שווה לדעת שאנרגיה גרעינית (Nuclear Energy) היא כנראה מקור אנרגיה נקי לסביבה, היא כמעט ולא פולטת קרינה, פחמן או זיהום אוויר ובמיוחד בהשוואה לייצור של חשמל מדלקי מאובנים, כמו נפט, פחם וגז טבעי.

אנרגיה גרעינית היא האנרגיה שמשתחררת מגרעין האטום, לרוב בביצוע תהליך של ביקוע גרעיני (ראו בתגית "ביקוע גרעיני") ולעתים בהיתוך גרעיני (בתגית "היתוך גרעיני").

השימושים העיקריים של אנרגיה גרעינית הם לייצור של חשמל בתחנות כוח גרעיניות. את החום שנוצר מהביקוע מנצלים להרתחה של מים ויצירת קיטור שמניע טורבינות ומייצר חשמל.


#יתרונות
יתרונן של תחנות הכוח הגרעיניות בייצור חשמל הוא שתהליך זה הוא יציב, זול משמעותית, לא פולט פחמן דו-חמצני המזהם את האטמוספרה ומנגד - מספקת חשמל באופן אחיד, לעומת טכנולוגיות ירוקות אחרות, שכשאין שמש, רוח וכדומה, צפירות הרבה פחות אנרגיה.

בכך מציעה יצירת החשמל באמצעות אנרגיה גרעינית פתרון מוצלח, בריא ובטוח הרבה יותר לשיפור ויצירת משבר האקלים, לעומת השיטות המזהמות או הלא יציבות של ייצור חשמל.

ענקי טכנולוגיה כמו ביל גייטס ואילון מאסק טוענים שעתיד החשמל הוא בכורים גרעיניים. האחרון גורס שטכנולוגיה זו תוכל לשבור את תלותן של מדינות אירופה בגז הרוסי ותמנע את יוקר המחיה העולה בשל מחירי הנפט המטפסים בעולם. מייסד מייקרוסופט, ביל גייטס, רואה באנרגיה הגרעינית את האנרגיה הנקייה היחידה (לעומת אנרגיה סולרית התלויה בשמש למשל או אנרגיית הרוח שאינה מייצרת כשאין רוח). שתוכל לספק כמויות אדירות של אנרגיה, בכל שעה במהלך היממה, בכל עונה וכמעט בכל מקום בכדור הארץ.


#בטיחות
בטכנולוגיה הנוכחית האנרגיה גרעינית היא אמנם מסוכנת, בשל החשש מתאונות גרעיניות שגורמות להרג של רבים וליצירה רבה של פסולת רדיואקטיבית ומסוכנת. אבל חשוב לציין שאסונות העבר המעטים הביאו להחמרת האכיפה והפיקוח בכורים הגרעיניים, עובדה שהפכה את תחום הכורים הגרעיניים למאוד מוסדר.

בנוסף, טכנולוגיות חדשות כמו כורי תוריום, בטוחים פי כמה ובלתי ישימים לנשק גרעיני, יוכלו תוך שנים ספורות לפתור את הבעיות ולהציע פתרונות שהם גם סביבתיים וזולים וגם בטוחים יותר מכל שיטה אחרת.


הנה הסבר על האנרגיה הגרעינית (מתורגם):

https://youtu.be/rcOFV4y5z8c


היתרונות באנרגיה גרעינית (מתורגם):

https://youtu.be/pVbLlnmxIbY


החששות שמנגד לגבי יצירת חשמל מאנרגיה גרעינית (מתורגם):

https://youtu.be/HEYbgyL5n1g


טומיוקה, עיר יפנית שננטשה בשל אסון גרעיני (מתורגם):

https://youtu.be/hJN3diBR44I


והפחד מאנרגיה גרעינית שמביא לפגיעה בכדור הארץ (מתורגם):

https://youtu.be/LZXUR4z2P9w?long=yes

ביקוע גרעיני גורם לאטום כבד להישבר לשניים או יותר. בביקוע נפלטים נייטרונים ועפים במהירות גבוהה. רבים מהם יתנגשו באטומים אחרים ויגרמו לביקוע גרעיני גם בהם וחוזר חלילה. בתגובת השרשרת הזו, פוגע כל גרעין אורניום שעבר ביקוע גרעיני, במספר גרעינים אחרים וגורם לביקוע שלהם. אלה פוגעים ברבים אחרים וההם בהמוני נוספים. כך המספר צומח, בגידול מעריכי, מהיר להחריד, שיוצר כוח פיצוץ בלתי נתפס.

זוהי תגובת שרשרת גרעינית (Nuclear chain reaction) - תגובה שנוצרת מביקוע גרעיני שיוצר יותר ויותר תגובות גרעיניות, המתרבות בגדילה מעריכית (אקספוננציאלית). כלומר מספר התגובות הולך ומתרבה בטור גיאומטרי.

תגובת השרשרת הגרעינית היא הסיבה לכוח הפיצוץ העצום של פצצת האורניום, למשל. זהו מצרף האנרגיה שמשתחררת בכוח הביקוע של ביליוני ביליונים של אטומים בפצצה - כולם התפוצצו באותה תגובת שרשרת שהחלה בגרעין אורניום אחד שבוקע. כך יכולה פצצה גרעינית אחת קטנה, בגודל של כדור בייסבול, לייצר פיצוץ שמקביל לאיצטדיון שלם מלא דינמיט!


כך מתרחשת תגובת שרשרת גרעינית:

https://youtu.be/hToe4gqTu98


מה שיקרה אם האדם יפוצץ פצצה גרעינית חזקה במקום העמוק ביותר באוקיינוס (מתורגם):

https://youtu.be/9tbxDgcv74c


והמחשה של תגובת השרשרת הגרעינית באמצעות כדורים ומלכודות עכברים:

https://youtu.be/KLkhMElKD8A


כך משחררת תגובת השרשרת הגרעינית אנרגיה עצומה מפצצת אטום אחת:

https://youtu.be/mBdVK4cqiFs

פצצת אטום מתבססת על עיקרון שנקרא "ביקוע גרעיני" (Nuclear fission). הפצצה משררת את האנרגיה הגרעינית שאגורה בגרעין האטום. בשחרור אנרגיה זו מיוצר כוח הרס עצום, שהוא הכוח שמייחד את פצצות האטום מכל נשק אחר שהמציא האדם.

הביקוע הגרעיני הוא שאחראי על כוח ההרס הזה. בביקוע מפורק הגרעין הכבד לגרעינים קלים יותר. ראשית מבוקע, נשבר האטום לשניים או יותר. הנייטרונים הנפלטים בביקוע עפים במהירות אדירה, כשרבים מהם מתנגשים באטומים אחרים. כל אחד מהאטומים הללו מבוקעים בשל ההתנגשות ופולטים גם הם נייטרונים. הללו שבים ועפים במהירות, רק כדי להתנגש בתורם באטומים נוספים וחוזר חלילה.

בתגובת השרשרת הזו, הולכות ומתרבות, בגידול מעריכי, פגיעות גרעיני האורניום אלה באלה. הביקועים הולכים ומתרבים במהירות עצומה ונוצר כוח הפיצוץ האדיר של פצצת האטום. בתוך שניות היא מתפוצצת והורסת את כל מה שמסביבה. פצצת אטום אחת, בגודל של כדור קטן, מייצרת פיצוץ זהה לדינמיט בנפח של אצטדיון שלם...

לימוד מעמיק על הביקוע הגרעיני ניתן לראות באאוריקה בתגית "ביקוע גרעיני".


כך פועל נשק גרעיני ובמקרה הזה פצצת אטום שנוחתת על עיר (מתורגם):

https://youtu.be/5iPH-br_eJQ


הביקוע הגרעיני:

https://youtu.be/mBdVK4cqiFs


כך מכינים האיראנים את "העוגה הצהובה" שבעזרתה בונים פצצת אטום:

https://youtu.be/pyTqC9BdBG0


זה מה שרואים כשפצצת אטום מתפוצצת:

https://youtu.be/lQpV1ZJtV48


וכך פועלת פצצת האטום:

https://youtu.be/-Nc0wCrkk00?long=yes

כור גרעיני הוא מתקן שבו מבצעים ביקוע גרעיני מבוקר. במרבית המקרים המטרות של הכור הגרעיני הן הפקה של אנרגיה חשמלית (על ידי הנעה של תחנות כוח המייצרות חשמל) או לצורכי מחקר.

בהפקת אנרגיה חשמלית יש יתרון גדול לכור הגרעיני על פני תחנות הכוח הפחמיות ודומותיהן. הסיבה היא שתהליכי ייצור אנרגיה באמצעות כורים גרעיניים מייצרים אנרגיה גבוהה יותר ובצריכה קטנה יותר של דלק, מאשר בתחנות חשמל העושות שימוש בתהליכים כימיים ומונעות בפחם או נפט.

מעבר לסיכונים המוכרים שבשימוש במתקנים גרעיניים, חשוב לזכור עדיין שבהתנהלות רגילה, הם מזהמים פחות.


כך פועל כור גרעיני להפקת אנרגיה (מתורגם):

http://youtu.be/DlE2Ba9qRyc


ומפני שכור גרעיני מקל מאד על ייצור של נשק גרעיני השמיד צה"ל בעבר כור גרעיני שהקימו בעיראק (עברית):

http://youtu.be/A2fFHzN8btw

הצוללת הגרעינית היא צוללת שהמנועים שלה מונעים באנרגיה המופקת מביקוע גרעיני מבוקר.

מרבית הצוללות הגרעיניות גם נושאות טילים בליסטיים שניתן לשגר מהים.

צוללות גרעיניות פותחו במסגרת מרוץ החימוש, כדי לאפשר לצבאות לשלוח טילים גרעיניים בליסטיים כנגד אויב גרעיני התוקף את מדינתם.

במהלך שנות המלחמה הקרה עסקו רבות ברעיון של "המכה השנייה". לפי רעיון זה מדינה שתתקוף את מרכזי השיגור של הטילים הגרעיניים של אויבתה תשבית את יכולתה להגיב ולמעשה תנצח במלחמה גרעינית.

כדי לשבש את היכולת הזו, לתקוף ולנצח בתוקפנות גרעינית, חיפשו המעצמות דרכים לשיגור ממקומות אחרים, שקשה להשמידם במכה הראשונה. הרעיון, אם כך, הוא שכל צוללת גרעינית תוכל לנקום, לירות ולהשמיד אצל התוקף הגרעיני שקם על בעליה.

כמו האינטרנט, שנולד למעשה מרשת תקשורת צבאית שפותחה כדי לאפשר שיגור מבסיסים גרעיניים מקבילים (ראו בתגית "אינטרנט, תולדות האינטרנט"), גם הצוללות הגרעיניות נועדו כדי להחזיר מכה לתוקפן גרעיני ולמעשה - למנוע ממעצמות גרעין לפתוח במלחמה אטומית כדי להימנע מהחורבן שלהן עצמן.


הנה צוללת גרעינית של הצבא ההודי:

http://youtu.be/Hbu7fDzHNG8


נאוטילוס הייתה הצוללת עם ההנעה הגרעינית הראשונה של ארה"ב:

https://youtu.be/1Bmgk3WlkCE


הנשק בצוללת הגרעינית של ימינו:

http://youtu.be/HNy9peKNKb4


וצוללת כזו בוקעת מהשלג בקוטב הצפוני:

http://youtu.be/9990wY1DEhk

תחנות כוח גרעיניות מייצרות חשמל בעזרת אנרגיה שנפלטת מביקוע גרעיני. בשיטת הביקוע משתמשים בדלק גרעיני כדי לפצל אטומים כבדים בתהליך שלמעשה מייצר אנרגיה.

אם לפרט לרגע, אז תהליך הביקוע מתחיל בהתנגשות של ניטרון באטום אורניום. ההתנגשות מפצלת את אטום האורניום הכבד לאטומים קלים בהרבה, תוך שחרור של אנרגיה בצורת חום. האנרגיה הזו משמשת להנעת טורבינות ולייצור קיטור, מה שמאפשר להפוך אותה לחשמל נקי.

אבל צריך לזכור שיש גם מעט סכנה בתחנות כוח גרעיניות. הן אמנם נקיות ואינן מזהמות את הסביבה, אך תקלה או פגיעה בהן עלולה לסכן את הסביבה מאד. כך בדיוק קרה באסון צ'רנוביל שנוצר בזמן אימון בטיחות של עובדי הכור ויצר את האסון עם הנזק הגדול ביותר, מאז החל האדם להשתמש באנרגיה גרעינית.

כך קרה גם באסון פוקושימה, אסון שנגרם בשל צונמי ביפן. פגיעת הצונמי בתחנת הכוח הגרעינית פוקושימה 1 גרמה את האסון הגרעיני השני בחומרתו בהיסטוריה.

האסון השני הזה, במדינה מתקדמת וסופר מודרנית כמו יפן הביא לאפקט עולמי שקשור בגמילה מכורים גרעיניים. האסון ותוצאותיו גרמו למדינות שונות להשבית כורים גרעיניים, כדי להימנע מאסונות דומים.

מנגד, יותר ויותר מדענים מסבירים כיום שתחנות אלה גורמות הרבה פחות נזק לעולם מתחנות כוח המייצרות חשמל מנפט, גז ופחם - דלקי המאובנים שאחראים להתחממות הגלובלית המחמירה מיום ליום.


הנה סרטון שמסביר את הפקת החשמל בתחנת כוח גרעינית (מתורגם):

http://youtu.be/S-VMThrPt0s


העיר טומיוקה, שננטשה בשל אסון פוקושימה (מתורגם):

https://youtu.be/hJN3diBR44I


וכיום מדענים מדברים על מקור חדש ומבטיח פי כמה עם תגובת היתוך:

https://youtu.be/WPY1GialCg0

מים כבדים (Heavy water) הם חומר מקרר ומאט בכורים גרעיניים ובפצצות גרעיניות, פצצות אטום. הכינוי "מים כבדים" ניתן להם על שום הדמיון בתכונותיהם הכימיות למים רגילים ועל שום שאטומי המימן הרגילים שבמים הוחלפו כאן ב"דאוטריום" - איזוטופ מימן כבד יותר, שהופך את מסת המים הללו לגדולה בערך ב-10% ממסת המים הרגילים.

"מים כבדים" הוא בעצם הכינוי שניתן לתרכובת שהכימאים מכירים בתור 2H2O או D2O[1]. זהו איזוטופולוג של מים - מולקולה שמורכבת מאטום חמצן שקשור לשני אטומי דאוטריום.

לפני העידן הגרעיני לא היה כל שימוש במים הכבדים. רק בעידן הטכנולוגיה הגרעינית, כשחיפשו חומר שיעכב ויאט את המהירות של הנויטרונים, חקרו וגילו את דבר קיומם.

המים הכבדים עובדים בתוך האטום. גרעין האטום כולל את הפרוטון ולידו את הנויטרון, חסר המטען. סוג החומר הכימי נקבע על ידי מספר הפרוטונים, בעוד שהנויטרונים רק מכבידים על המסה. הנויטרונים שנפלטים בתגובות הגרעיניות של כור אטומי או פצצה גרעינית, טסים במהירות עצומה. כדי שגרעין האורניום יבלע אותם, יש להאט את הנויטרונים. זה בדיוק תפקידם של המים הכבדים.

במלחמת העולם השנייה הצילו נורווגים אמיצים את העולם כשהטביעו מעבורת נאצית שהעבירה מים כבדים לגרמניה, לצורך ייצור של פצצות אטום למלחמה בבנות הברית.


הנה המים הכבדים:

https://youtu.be/qctknBcFozg


הסבר כימי של המים הכבדים:

https://youtu.be/sQNKKIVXRuE


הדגמה לקרח ממים כבדים, ששוקע במים, בניגוד לקרח ממים רגילים:

https://youtu.be/VLiirA5ooS0


ועוד הדגמה:

https://youtu.be/YYInVraBe7s


הטבעת המעבורת הנאצית עם המים הכבדים שנועדו לפצצות אטום:

http://youtu.be/RzJ1RH-W67w


וקצת הומור אפשר גם כאן, בפרק על המים הכבדים של מ"ק 22 (עברית):

https://youtu.be/0t4dzyTPgec?long=yes

אנרגיה פוטנציאלית היא אנרגיה שאצורה בגוף שכוח הפועל עליו, מיקומו או המצב שלו הקנו לו אנרגיה.

דוגמאות? - אם נחזיק חפץ באוויר הוא יהיה בעל אנרגיה פוטנציאלית, בזכות מיקומו באוויר, מעל לקרקע. אנרגיה פוטנציאלית כזו נובעת מכוח הכבידה של כדור-הארץ.

גם חץ שנורה מקשת הוא דוגמה, שכן הוא מממש את האנרגיה הפוטנציאלית שלו, שנובעת ממתיחת הקשת על ידי האדם שאוחז בה.

עוד דוגמה היא האנרגיה הגרעינית. זוהי אנרגיה פוטנציאלית שאגורה בחלקיקי גרעין האטום ורק שחרור שלה יביא לאפקט של אנרגיה חזקה זו - בהפקת חשמל, פיצוץ גרעיני, הנעת חלליות ועוד. היתוך גרעיני וביקוע גרעיני הן דרכים לשחרור האנרגיה הפוטנציאלית מהאטום.


הנה סרטון שמסביר בפשטות מהי אנרגיה פוטנציאלית:

http://youtu.be/U7qXXDF2cTM


היום אוגרים אנרגיה פוטנציאלית ההופכת לחשמל ירוק ונקי (עברית):

https://youtu.be/GdqXYCUY5_I


ומה שקורה כשהאנרגיה הפוטנציאלית הפכה לאנרגיה קינטית - אנרגיה של תנועה:

http://youtu.be/ASZv3tIK56k

מעולם לא ראיתם אטום, נכון? - אבל למעשה ראיתם מיליארדים של אטומים ביחד. אטומים מרכיבים כל חומר שאנו מכירים, כולל את גופנו, המחשב שלנו, הכוכבים שבשמיים וההרים שבמדבר. אבל אי אפשר לראות אטום בודד, כי הוא קטן מאד מאד. אנו רואים תמיד חומרים, שעשויים מהמוני אטומים שמרכיבים אותם.

האטום מורכב מגרעין וסביבו ענן של אלקטרונים. הגרעין הזעיר (בגודל של 1/100,000 מגודלו הכולל של האטום ובמשקל של מאית מהמשקל הכולל!), מכיל רכיבים שנקראים פרוטונים וניטרונים. "ענן האלקטרונים" שמסביב לגרעין מכיל אלקטרונים שנעים בו, בתוך "ריק האטום", אזור ריק שתופס כמעט את כל נפח האטום (כ99.999% ממנו).

בענן האלקטרונים מסודרים האלקטרונים מעין קליפות. ככל שהקליפה רחוקה מהגרעין, יש בה יותר אלקטרונים. האלקטרונים, אגב, מסתובבים מסביב לגרעין האטום במהירות עצומה.

בכל חומר יש כמות אטומית שונה של פרוטונים, ניטרונים ואלקטרונים. מה שמחזיק את מרכיבי האטום ביחד, היא אנרגיה חשמלית. לפרוטונים שבגרעין יש מטען חיובי וביחד עם הנייטרונים שכשמם הם נייטרליים, הם גורמים למטען החיובי של הגרעין.

את הכוח החשמלי ששואף לפרק את הגרעין, מנצח כח חזק יותר שמחזיק את החלקיקים ביחד. זוהי האנרגיה האטומית, ששחרור שלה יכול לשרת את האדם, משימושים כמו תחנות כוח גרעיניות, ועד לנשק גרעיני כמו פצצות ביקוע גרעיני ופצצות היתוך גרעיני. האלקטרונים שטעונים במטען שלילי, נעים מסביב לגרעין.


המלצה
=====
קראו באאוריקה בתגית "שעון אטומי" על השעון האטומי שמודד את הזמן בדיוק מושלם, בעזרת סיבוב האלקטרון המדויק של אטום הצזיום 133.


הנה סרטון על מבנה האטום (עברית):

https://youtu.be/ZTGUy9LZe3g


הסבר לילדים על האטום:

http://youtu.be/wRYfbGPG3LA


על מבנה האטום וכיצד ניתן לנצלו:

http://youtu.be/o1Ov3xk1F7g?t=23s


כלבים ממחישים את מבנה האטום - כחול (פרוטונים) וסגול (ניטרונים) נצמדים בגרעין האטום והירוקים הם האלקטרונים השליליים במטענם, שנעים מסביב:

http://youtu.be/addK0b2Isw8


מהם האטומים? (מתורגם):

http://youtu.be/mY1AMxUPhB8


ועוד הסבר על האטום ומספר החלקיקים בחומרים שונים:

http://youtu.be/Vi91qyjuknM

הפצצה האטומית או "פצצת אטום" היא פצצה גרעינית. נשק גרעיני הוא נשק שמנצל את האנרגיה העצומה שאגורה בגרעין האטום ושעל ידי שחרור שלה, בתהליך של ביקוע גרעיני או פירוק גרעין כבד לגרעינים קלים יותר, יוצר כוח הרס עצום.

נשק גרעיני הוא הנשק החזק ביותר בעולם והוא שינה את מאזן הכוחות בעולם ואת האופן שבו מאיימות מעצמות זו על זו. באופן מסוים, בעזרת נשק זה, המעצמות לא נדרשות להילחם כי העובדה שיש להן נשק כזה יוצרת "מאזן אימה". כלומר, כל מעצמה גרעינית חוששת להפעיל את הנשק הגרעיני שברשותה, מחשש מהמכה הגרעינית שתבוא בתגובה.

את פצצת הגרעין הראשונה פיתח המדען היהודי רוברט אופנהיימר, שכונה "אבי פצצת האטום". הוא פיתח אותה בארה"ב ואיפשר לה לנצח את היפאנים במלחמת העולם השניה, על ידי הטלה של שתי פצצות אטום על הערים הירושימה ונגסאקי. התוצאות האיומות של פצצות האטום שהוטלו על הערים הללו יצרו הסכמה בינלאומית רחבה שיש לעשות הכל כדי שלא ייעשה שימוש בעתיד בפצצות אטום ויש לקוות שאכן כך יהיה.


הנה סרטון אמריקני של פצצת אטום בזמן ההתפוצצות:

http://youtu.be/qT4mSoZsbzM


על פיתוח פצצת האטום וכיצד הוטלה על העיר הירושימה (עברית):

http://youtu.be/gXKgvpw9DPc


וסרטון אותנטי של הפצצה השנייה, שהוטלה על העיר נגסקי (ללא מילים):

https://youtu.be/ARHx87nlOoQ

אם ניקח שטרות כסף עשויי נייר ונניח אותם זה על זה, כשכל פעם אנו מכפילים את מספר השטרות שלפנינו פי שניים, נקבל כבר אחרי 42 הכפלות הר של שטרות, כה גבוה עד שיגיע מפני הקרקע של כדור הארץ ועד לירח - מרחק מדהים של 380 אלף קילומטרים!

המספר המדהים הזה נובע מהגידול המעריכי (Exponential growth) של מספר השטרות.

גידול מעריכי, גדילה אקספוננציאלית, גדילה מעריכית, צמיחה מעריכית, גידול גאומטרי, טור גאומטרי ועוד הרבה שמות דומים - כולם מייצגים קצב גידול תלול במיוחד, שגדל בהכפלות ומשום כך הוא מהיר במיוחד.

לגידול האקספוננציאלי יש דוגמאות רבות בטבע. מסתבר שאם לא יאיימו עליהם מחלות או טורפים, תגדל אוכלוסיית החיידקים גדילה מעריכית, שתחדול לגדול רק כשייגמרו חומרי המזון על פני כדור הארץ, או שתורעל מחומרי הפסולת שהיא תשאיר אחריה.

באופן דומה יגדלו בגידול אקספוננציאלי גם אוכלוסיות של וירוסים שאין מולם חיסון (כמו שגילינו בהתפשטות המהירה של וירוס הקורונה), בשמרים שהם פטריות ומתפתחים במהירות ובחרקים שבבית הגידול שלהם יש מזון ואין איום עליהם.

גם בני אדם משתמשים בצמיחה מעריכית שכזו, במיזמים אנושיים שונים. "חוק מור" למשל, קבע שמהירות המחשבים מוכפלת כל שנה וחצי, מה שהופך את מהירותם לצומחת צמיחה אקספוננציאלית. כך גם מתנהגת ריבית דריבית, שנותנת החזר מעריכי למלווים, בתנאי כמובן שהתנאים נשארים קבועים, כולל שער הריבית.

משווקים בשיווק רב-שכבתי, כמו גם נוכלים ב"תרמיות פונזי" וב"משחקי פירמידה" - גם הם בונים את העיסקה על כך שכל מצטרף מגייס מספר אנשים, שיגייסו כל אחד כמה אחרים וכך הלאה. כך צומחת ההכנסה של כל משתתף, לא רק מרווחיו שלו, אלא גם מהמתגייסים שיצטרפו במורד השרשרת שמתחתיו - מגוייסיו, מגוייסיהם וכל מי שיגויס בהמשך.

בפיסיקה התגלה שבתגובת שרשרת גרעינית, שהיא הבסיס לכלי נשק גרעיני, פוגע כל גרעין אורניום שעבר ביקוע גרעיני, בגרעינים אחרים וגורם לביקועם, מה שיגרום לכל אחד מהם לפגוע בגרעינים אחרים ולבקעם וחוזר חלילה. אז אתם כבר יודעים איזו גדילה זו שיוצרת את הפיצוץ הנורא הזה - גדילה מעריכית, או בלעז: גידול אקספוננציאלי.


הנה סרטון שמדגים את הגדילה המעריכית (מתורגם):

https://youtu.be/AmFMJC45f1Q


התחזית של מלתוס מסוף המאה ה-19 על התפוצצות עתידית של אוכלוסיית העולם:

http://youtu.be/vZVOU5bfHrM


הכלכלה - האם היא תצמח לנצח?

https://youtu.be/mT3P0YSNonE


הסבר מתמטי (עברית):

https://youtu.be/6HsnjP0NzfE


יש מי שמסביר בעזרת הצמיחה המעריכית מדוע כדאי לבנות מסגרות פוליטיות "ללא כוכבים" (עברית):

https://youtu.be/Exg6ZdUpvkw


ושיעור באקדמיית קאן על גדילה מעריכית (עברית):

https://youtu.be/VZTDP9MvqLw?long=yes

פצצת האטום, או פצצת ביקוע גרעיני, מנצלת את האנרגיה שאגורה בגרעין של האטום. בפצצת אטום מתבצע ביקוע גרעיני מהיר, שבו מתפצל גרעין אטום לגרעינים קטנים יותר ונפלטים ניטרונים רבים. כשהתופעה מתרחשת בגרעינים של יסודות כבדים, היא משחררת אנרגיה עצומה שמביאה להרס רב.

לצורך ייצור פצצת ביקוע גרעיני, פצצת אטום, מצפים באורניום כדור שיצרנו מפלוטוניום. את כדור הפלוטוניום המצופה באורניום עוטפים בחומר נפץ רב והפצצה מוכנה. כשהיא תוטל על היעד, יתפוצץ חומר הנפץ, ידחס את הפלוטוניום וייצר ביקוע גרעיני שממנו תתחיל תגובת שרשרת הרסנית.

על ידי שחרור של האנרגיה הגרעינית, ניתן לייצר כוח הרס עצום. זו בדיוק מטרתה של פצצה. הביקוע הגרעיני או פירוק הגרעין הכבד לגרעינים קלים יותר, הם שיוצרים כוח הרס עצום, דרך תגובת השרשרת (ראו באאוריקה בתגית "תגובת שרשרת").


הנה סרטון שמסביר כיצד מאפשר מבנה האטום לייצר פצצה גרעינית:

http://youtu.be/o1Ov3xk1F7g


יש מי שמייצרים פצצת אטום בבית:

https://youtu.be/jKffwVZ4CbI


וסרט תיעודי שמראה איך פועלת פצצת האטום:

https://youtu.be/-Nc0wCrkk00?long=yes

האטום הוא החלקיק הקטן ביותר של יסוד כימי שבו נשמרות תכונות היסוד. האטום מורכב מחלקיקים קטנים יותר שאינם באים לידי ביטוי בתורה הכימית. בעבר חשבו המדענים שהאטום הוא חלקיק יסודי שלא ניתן לחלק אותו לחלקיקים קטנים יותר, אך מאוחר יותר התגלה שהאטום מורכב מחלקיקים קטנים יותר: גרעין שבו פרוטונים ונייטרונים (שגם הם מורכבים מחלקיקים נוספים), ומסביבו ענן של אלקטרונים.

למעשה, עידן הטכנולוגיה הגרעינית נולד בשנת 1939, כשזוג החוקרים האן ושטרסמן גילו שבליעת נויטרונים על ידי גרעיני אורניום, עשויה לפרק אותם ליסודות קלים יותר תוך פליטה של אנרגיה. שחרור האנרגיה מהפירוק הזה הוא שקידם את הטכנולוגיה הגרעינית, הן לצורך ייצור של חשמל מכורים גרעיניים והן ליצירת פצצות אטום הרסניות, שמאיימות על שלום העולם.

המדע כיום יודע שרוב החומרים לא מורכבים מסוג אחד של אטומים, אלא ממולקולות, שהן מספר אטומים דומים או שונים, שקשורים זה לזה.

המילה אטום פירושה ביוונית "לא ניתן לחלוקה". טבע אותה דמוקריטוס, הפילוסוף היווני בן המאה ה-5 לפני הספירה, חוקר יווני שהגה אז את רעיון קיומם של האטומים - מרכיבי היסוד של כל מה שמקיף אותנו בעולם. הוא חשב שאטומים הם המרכיבים הקטנים ביותר בטבע. הוא צדק כמעט בכל אבל היום אנו יודעים שגם האטום מורכב מחלקים שונים...


הנה התפתחות תיאוריית האטום (עברית):

http://youtu.be/bbQeJ8aPcjk


על ההיסטוריה של גילוי האטום (מתורגם):

http://youtu.be/xazQRcSCRaY?t=6s


כך נקשרים ביניהם אטומים לחלקיקים (מתורגם):

http://youtu.be/NgD9yHSJ29I?t=6s


וכך התפתח הרעיון של האטום עד לחומר האפל, שאת קיומו משערים כיום הרחק בחלל (מתורגם):

https://youtu.be/HneiEA1B8ks

הירושימה (Hiroshima) היא עיר יפאנית, הראשונה בהיסטוריה שהופצצה בפצצת אטום.

זה קרה במהלך מלחמת העולם השנייה, כשהטיל מטוס של צבא ארצות הברית פצצה אטומית על העיר והשמיד את כולה.

הטלת הפצצה נועדה לגרום לכניעה מיידית של יפאן במלחמה נגד ארצות הברית. ההרס וההשמדה שהביאה גרמו לכך שהיא נתפסת עד היום כאחת הפעולות הצבאיות השנויות ביותר במחלוקת בהיסטוריה האמריקאית.

ואכן, התוצאות היו מזעזעות. חצי מאוכלוסיית העיר נהרגו, ברגע הפצצה ובשנים שאחריה, הן מהפצצה הבודדת והן משתיית מי הגשם הגרעיני שבא אחריה.

רבים אחרים נותרו פצועים, נכים ופגועים גנטית, בשל הפגיעה הרדיואקטיבית של הפצצה. בניין המשטרה, שהפצצה נפלה ממש קרוב אליו, נותר על כנו, והושאר מאז כמו שהוא. כיום הוא הפך לסמל העיר וקרוי "אנדרטת השלום בהירושימה".

כיום מכריזה על עצמה הירושימה "עיר השלום העולמית" והיא מציינת בכל 6 באוגוסט את יום הזיכרון שלה ומזכירה לעולם עד כמה הפצצה האטומית איומה ועד כמה חשוב שלא לאפשר לאיש להטילה.


הפצצת הירושימה ותוצאותיה:

https://youtu.be/NF4LQaWJRDg


תיאור הסיפור של הירושימה (עברית):

https://youtu.be/gXKgvpw9DPc


ההרס הבלתי נתפס שאחרי הפצצה:

https://youtu.be/ADo8lccraTE


אותו סרט מהזווית של תושבי העיר:

https://youtu.be/3wxWNAM8Cso


זו הייתה הפעם הראשונה שבה הופעלה פצצת אטום:

https://youtu.be/b2KKQBGsAHs


העולם זוכר את היום הזה ביחד עם יפאן, שלמדה את הלקח (עברית):

https://youtu.be/jNz-obc85_w?t=23s


סרטון תיעודי שערך תלמיד על ההפצצה ותוצאותיה (עברית):

https://youtu.be/-a9nGvCRrAc?long=yes

הממציאים של פצצת האטום אינם אדם אחד או שניים. מדובר בקבוצה גדולה של אנשים, מעל 100 אלף איש, שבראשם עמד רוברט אופנהיימר, המנהל המדעי של פרויקט פיתוח הפצצה האטומית. הוא ניהל לבדו פרויקט גורלי, מהמורכבים והמתוחכמים בהיסטוריה. בהמשך חייו הוא התוודה על הזעזוע שחש מהתוצאות ההרסניות של פצצות האטום שהוטלו על יפאן וציטט את המילים הקשות מהספר "בהגאוואד גיטה": "הנה הפכתי למוות, הייתי למחריב העולמות".

'פרויקט מנהטן' היה השם שנבחר לפיתוח הפצצה הגרעינית. הפרויקט התרכז בלוס אלמוס שבארה"ב, אבל שלט בפעילות מדעית, טכנולוגית ותעשייתית שנעשתה בכל רחבי ארה"ב.

אופנהיימר אמנם נחשב לאבי הנשק האטומי, אך עבודת הפרויקט שבראשו עמד הושפעה מעבודותיו של אלברט איינשטיין, מהפיזיקאים החשובים במאה ה-20 ואולי גדול הפיזיקאים בכל הזמנים.

הכל התחיל מכך שלאיינשטיין פנו שלושה מדענים מהונגריה, שהיגרו לארה"ב אך זכרו את אכזריותם של הנאצים וחששו מהידע שהצטבר אצלם בתחום הגרעין. הם ביקשו מאיינשטיין שיסייע לשכנע את נשיא ארה"ב רוזבלט, בנחיצות הפיתוח של נשק גרעיני אמריקני. הם חששו מכך שהפיזיקאים של היטלר יקדימו את ארה"ב ושאר המדינות הדמוקרטיות בפיתוח פצצה גרעינית. איינשטיין הצליח במשימה ועל אף שההתחלה הייתה מהוססת, המשאבים העצומים שהושקעו בפרויקט מנהטן העניקו לארצות הברית יתרון ניכר על פני הנאצים, שמנהיגם היטלר העדיף לשים דגש על פיתוח כלי נשק אחרים, על פני הנשק הגרעיני.


סרטון קצר על הנסיבות להקמת פרויקט מנהטן:

http://youtu.be/-gBYU5SFnx8


רוברט אופנהיימר מתוודה על הקושי בסבל שגרמה הפצצה שפיתח עם אנשיו לאזרחים:

http://youtu.be/l8w3Y-dskeg


"ניסוי טריניטי" - הניסוי הראשון של פצצה אטומית במסגרת פרויקט מנהטן ב-16 ביולי 1945:

http://youtu.be/Ru2PWmGIoB8


האבולוציה של הנשק הגרעיני:

https://youtu.be/xLRSmzGRLUk


מצגת וידאו עם תמונות מפרויקט מנהטן:

http://youtu.be/hljX7_P2leE


וסרט תיעודי על אופנהיימר האמריקאי, האחראי ליצירת ההפצצה האטומית:

https://www.youtube.com/watch?v=Vm5fCxXnK7Y?long=yes