כשהכורים במעמקי האדמה חושפים גוש אפרפר שנראה סתמי למראה, איש לא יכול לדמיין שזהו חומר שמאחוריו מסתתר סוד מהפכני וקטלני גם יחד. החומר הזה, האורניום, עובר מסע ארוך ומדויק – מכרייה פראית בטבע ועד למתקני העשרה סודיים – שבו הוא משנה את צורתו, את תכונותיו וגם את ייעודו. בשקט ובשיטתיות הוא הופך מחומר גלם רגיל לאחד היסודות המסוכנים והעוצמתיים ביותר בתבל: כזה שמניע כורים לייצור חשמל, אך גם טילים גרעיניים שמסוגלים להשמיד ערים שלמות. איך בדיוק זה קורה, ואיך נראית אותה אבן מסתורית בשלבים השונים של הדרך? במסע שלפניכם נגלה את סודותיו של האורניום המועשר.
האורניום, יסוד כימי שמספרו האטומי 92, הוא אחד החומרים המרתקים והמסוכנים ביותר בטבע. מדובר ביסוד כבד במיוחד שנמצא באדמת כדור הארץ כמעט בכל היבשות. למרות היותו רדיואקטיבי, כלומר פולט קרינה, הוא מופיע בטבע בעיקר בצורה יציבה יחסית כעפרות מוצקות בגוונים של אפור, שחור, ירוק או חום, בהתאם לחומרים המלווים אותו. במצבו הטבעי, אורניום נראה כמו סלע אפרפר או ירקרק, ונכרה ממעמקי הקרקע בעיקר בקנדה, קזחסטן, אוסטרליה, ארה"ב ונמיביה.
הייחוד של האורניום נובע מהמבנה האטומי שלו. כל אטום מורכב מגרעין שבתוכו פרוטונים בעלי מטען חיובי ונייטרונים חסרי מטען, וסביבו ענן של אלקטרונים בעלי מטען שלילי. לאורניום יש כמה גרסאות, הנקראות "איזוטופים", שכל אחת מהן מכילה מספר שונה של נייטרונים. שני האיזוטופים החשובים ביותר הם אורניום 238, שמרכיב כ־99.3% מהאורניום בטבע, ואורניום 235, שמרכיב רק כ־0.7% – אך הוא החומר החשוב באמת, משום שהוא מסוגל לעבור תהליך של ביקוע גרעיני ולשחרר אנרגיה אדירה.
הסיבה שאורניום נבחר לייצור פצצות גרעיניות ולשימוש בכורים גרעיניים נעוצה ביכולת של גרעיני אורניום 235 להתבקע כאשר הם נפגעים מנייטרון. תהליך זה, שנקרא ביקוע גרעיני, משחרר כמויות עצומות של אנרגיה ויוצר תגובת שרשרת: כל ביקוע מלווה בפליטת נייטרונים שמבקעים גרעינים נוספים. כך נוצרת התפוצצות גרעינית בכוח הרסני עצום או תגובה מבוקרת לייצור חשמל בכור.
כיוון שאורניום 235 נדיר כל כך, יש צורך להפריד אותו מהאורניום 238 ולרכז את חלקו. תהליך זה נקרא העשרה. אורניום מועשר הוא אורניום שבו ריכוז האיזוטופ 235 גבוה יותר מאשר במצב הטבעי. כאשר ריכוזו מגיע ל־3 עד 5 אחוזים מדובר בהעשרה לצרכים אזרחיים, כמו הפעלת כורים גרעיניים לייצור חשמל. כאשר הריכוז מגיע ל־90 אחוזים, זהו אורניום ברמת נשק – חומר שממנו ניתן לייצר פצצה גרעינית.
השלב הראשון בהפקת האורניום הוא כרייתו מהאדמה. החומר המופק בשלב זה הוא עפרת אורניום בצורת אבקה מוצקה בצבע צהוב־חום, שמכונה "עוגת אורניום צהובה". העוגה מועברת למתקני עיבוד תעשייתיים שבהם היא מחוממת ומעובדת כימית כדי להפיק ממנה את האורניום עצמו. זהו תהליך מורכב שכולל חומצות, חום גבוה וסדרת הפרדות כימיות, שלאחריהן מתקבל אורניום נקי יחסית.
בשלב הבא יש להפוך את האורניום מגוש מוצק לגז – שלב חיוני לצורך ההעשרה. לשם כך הופכים את האורניום לתרכובת בשם אורניום הקספלואוריד (UF6) חומר כימי המופיע כגבישים לבנים בטמפרטורת החדר אך הופך לגז בקלות כאשר מחומם מעט. גז זה מועבר לתוך צנטריפוגות, מעין מכונות שמסתובבות במהירות גבוהה מאוד.
הצנטריפוגה מפרידה את האיזוטופים על פי משקלם – האורניום 235 הקל מעט נוטה להתרכז קרוב למרכז, בעוד האורניום 238 הכבד נדחק כלפי חוץ. מכיוון שההבדל במשקל בין שני האיזוטופים קטן מאוד, נדרש מערך של מאות ואף אלפי צנטריפוגות שיפעלו יחד, שוב ושוב, עד שמושגת רמת העשרה מספקת.
במהלך ההעשרה האורניום נותר במצב של גז, מועבר בצינורות אטומים עשויים פלדה מיוחדת, ונשמר בתוך מכלים גליליים. התהליך חייב להתרחש בתנאים מדויקים, בשל סכנת זליגה של גז רדיואקטיבי. ברגע שמושגת רמת ההעשרה הרצויה, האורניום עובר תהליך הפוך שמחזיר אותו לצורה מוצקה – לרוב אבקה אפורה, שמועברת לתבניות דחוסות ונשרפת ליצירת כדורים קרמיים. בכור גרעיני, כדורים אלו נארזים לתוך מוטות דלק. במערכת נשק, החומר הדחוס נבנה לכדי לב הפצצה.
בכל שלב התהליך משתנה גם מצבו הפיזי של האורניום: מאבן טבעית, לאבקה צהובה, לגז שקוף, ולבסוף חזרה לחומר מוצק אפור. כל אחד מהשלבים מחייב תנאים שונים, כלים שונים, ואבטחה כבדה. עיבוד החומר נעשה בתוך מעבדות, כורים, או מתקני תעשייה שמחייבים מערכות קירור, סינון, בקרת לחצים ובדיקות קרינה תכופות.
כך הופך יסוד שנראה במבט ראשון כחומר משמים לאחד החומרים המסוכנים ביותר שידע המין האנושי. מאבן אפרפרה שנשלפת מהאדמה ועד לגרעין של פצצה שמסוגלת להשמיד עיר שלמה – זהו מסעו הארוך של האורניום.
