הסוד הגרעיני האיראני: מבט מבפנים

האירועים שראינו לאחרונה, ובמיוחד מאז 13 ביוני 2025, החלו למעשה כבר בינואר 2018. אז, לוחמי המוסד הישראלי הצליחו להשיג חצי טונה של מסמכים מהארכיון הגרעיני הסודי של איראן, ולהביא אותם לישראל. מסמכים אלו הותירו אפס מקום לספק לגבי כוונותיה הגרעיניות של איראן. בין היתר נמצא בארכיון איור מפורט של הפצצה שאיראן תכננה לייצר, מתוך כוונה מוצהרת להשמיד את מדינת ישראל. 

תגובת השרשרת הגרעינית: כך פועלת פצצת אטום

דמיינו את זה כך: מקור נייטרונים הוא כמו אקדח שיורה זרם של חלקיקים קטנים, נייטרונים, אל עבר יעד של חומר מיוחד – אורניום 235. 

כאשר נייטרון פוגע במהירות המתאימה בגרעין של אטום אורניום 235, הוא גורם לו להתבקע (להתחלק) לשני אטומים קטנים יותר, למשל בריום וקריפטון. תהליך הביקוע הזה משחרר אנרגיה עצומה, וגם  שלושה נייטרונים נוספים.

כל אחד משלושת הנייטרונים החדשים ששוחררו יכול בתורו לפגוע בגרעין אורניום 235 אחר שנמצא קרוב אליו, ולבקע גם אותו. הגרעין המבוקע ישחרר שוב שלושה נייטרונים, וחוזר חלילה! זוהי תגובת שרשרת שמתרחשת במהירות מסחררת, ומשחררת כמות אדירה של אנרגיה תוך שבריר שנייה.

אבל כדי שכל זה יקרה, ישנם שני תנאים הכרחיים:

מקור נייטרונים: חייב להיות “ניצוץ” ראשוני של נייטרונים שיפעיל את התהליך.

מסה קריטית: גרעיני האורניום צריכים להיות צפופים מספיק (כלומר, קרובים זה לזה) כדי שיהיה סיכוי גבוה שהנייטרונים ששוחררו יפגעו בגרעינים אחרים, ולא “יברחו” החוצה מבלי לגרום לביקוע.

הפצצה האיראנית: שלושה מרכיבים עיקריים

הפצצה שאיראן תכננה, כפי שנחשף במסמכים, מבוססת על שלושה אלמנטים מרכזיים, המרכיבים יחדיו “פצצת קריסה” (Implosion Bomb), שבה חומר נפץ קונבנציונלי דוחס את החומר הבקיע:

1. ליבת הפצצה: עשויה מאורניום 235 מועשר מאוד.
2. מקור הנייטרונים: ממוקם במרכז ליבת האורניום.
3. חומר נפץ היקפי: עוטף את כל “כדור” הפצצה, ונועד להתפוצץ באופן סימטרי ומושלם כדי לדחוס את האורניום 235 פנימה.

נצלול לכל אחד מהאלמנטים האלה בפירוט:

אורניום 235: דלק הפצצה

אורניום 235 איזוטופ של אורניום, שהגרעין שלו מכיל 92 פרוטונים ו-143 נייטרונים. הבעיה היא ששכיחותו בטבע נמוכה מאוד – רק כ-0.7% מכלל האורניום. רוב האורניום במכרות הוא אורניום 238 (עם 92 פרוטונים ו-146 נויטרונים), שאינו בקיע בקלות ואינו מקיים תגובת שרשרת. 

כדי שאורניום יהיה מתאים לפצצה יש להעשיר אותו, כלומר להעלות את ריכוז האורניום 235 לרמה של מעל 90 אחוז (“דרגת נשק”). ההעשרה נעשית בטכנולוגיות המפרידות בין האיזוטופים של האורניום לפי ההבדל הזעיר במשקלם.

כיצד מתבצעת ההעשרה?

השיטה המודרנית היא להפוך את עפרת האורניום הטחונה, הידועה בשם “עוגה צהובה” – yellowcake,  לתרכובת מוצקה עם פלואור, שנקראת אורניום שש-פלואורי (UF₆). תרכובת זו ייחודית בכך שהיא הופכת לגז בטמפרטורה נמוכה יחסית – כ-60 מעלות צלזיוס.

כאשר ה-UF₆ נמצא במצב גזי, הוא מוזרם לצנטריפוגות גז. אלה גלילים גדולים המסתובבים במהירות עצומה. הסיבוב יוצר כוח צנטריפוגלי חזק שדוחף את מולקולות הגז הכבדות יותר (אלו שמכילות אורניום 238) אל דופנות הגליל, בדומה לאופן שאנו נצמדים לדפנות בקרוסלה המסתובבת במהירות.  המולקולות הקלות יותר, שמכילות אורניום 235, נאספות קרוב יותר למרכז. למרות שההבדל במשקל בין שני האיזוטופים קטן מאוד – כ-1.2% בלבד – הוא מספיק להפרדה.

עם זאת, כדי שההפרדה תהיה יעילה, חוזרים על התהליך פעמים רבות, ב”מפל” של צנטריפוגות. כלומר – את החומר שנאסף במרכז צנטריפוגה אחת מעבירים למחזור נוסף בצנטריפוגה הבאה, וממנה לבאה אחריה, עד שמגיעים לרמת ההעשרה הרצויה. 

המתקנים האיראניים המרכזיים להעשרת אורניום הם:

נתנז: שם הועשר אורניום לרמה של 60 אחוז.

פורדו: במתקן זה הותקנו צנטריפוגות מתקדמות שהגיעו לרמת העשרה של מעל 80 אחוז. 

איספהאן: שם מתבצע תהליך ההמרה של “עוגה צהובה” לגז UF₆ – שלב הכרחי לפני ההעשרה בצנטריפוגות.

מקור הנייטרונים: ה”ניצוץ” הגרעיני

על פי מסמכי הארכיון שתפסה ישראל, איראן תכננה להשתמש בתרכובת מוצקה הנקראת UD3 (דאוטריד אורניום) כמקור נייטרונים. תרכובת זו נוצרת משילוב של מתכת אורניום דאוטריום – שהוא “מימן כבד”. בעוד שהגרעין של אטום מימן רגיל מכיל רק פרוטון אחד, בלי נייטרונים, הגרעין של דאוטריום מכיל פרוטון אחד ונייטרון אחד.

דאוטריום מיוצר בתהליך מיוחד של הפרדה ממים כבדים, שאטום המימן בהם הוא דאוטריום. לאיראן יש מתקני הפקה של מים כבדים, למשל בכור באראק.

כיצד זה פועל?

כאשר הפצצה מופעלת, גל ההלם העוצמתי שדוחס את ליבת הפצצה, דוחס גם את יוזם הנייטרונים –  UD₃ – שנמצא בלב הליבה. החום והלחץ העצומים שנוצרים בתהליך הופכים את הדאוטריום ב- UD₃ למצב של פלזמה – גז לוהט ומיונן. בתנאים אלו מתרחשות תגובות של היתוך גרעיני בין גרעיני הדאוטריום, וליבת הפצצה האטומית הופכת להרף עין לפצצת מימן זעירה וממוקדת. תגובת ההיתוך  משחררת פרץ של נייטרונים, והם משמשים כ”ניצוץ” שמפעיל את תגובת השרשרת העיקרית בפצצת האטום. 

היכן מיוצר ה-UD₃?

לא ברור היכן בדיוק איראן מייצרת UD₃. עם זאת, ידוע כי במתקני איספהאן יש יכולות לעיבוד אורניום מתכתי, וייתכן שמשם מגיעה מתכת האורניום המשמשת לייצור ה-UD₃. בנוסף, לאיראן יש גישה לדאוטריום מהמים הכבדים שהיא מפיקה, למשל באראק. הכור באראק גם מסוגל לייצר פלוטוניום מאורניום, וחומר זה יכול לשמש לייצור פצצות גרעיניות מסוג דומה לזו שהוטלה על נגסאקי. אף על פי שאיראן התחייבה שלא לייצר פלוטוניום, תכנון הכור באראק ומתקנים נוספים מרמזים שהיא בהחלט פעלה לרכוש יכולת כזו. 

פיצוץ סימטרי מושלם: האתגר הגדול

פצצות גרעיניות על בסיס אורניום יכולות לפעול גם במנגנונים אחרים, אבל האיראנים בחרו בשיטת הקריסה פנימה, בין השאר משום שהיא חסכונית באורניום, קלה יותר לתפעול וקשה יותר לגילוי. במקרה זה הפצצה היא בצורת כדור, שבה כל שכבה עוטפת את האחרות. לפי מסמכי הגרעין שנתפסו, התוכנית האיראנית כללה יצירת פיצוץ סימטרי לחלוטין סביב הליבה הגרעינית.

מדוע סימטריה כה קריטית?

אם הפיצוץ של חומר הנפץ ההיקפי אינו סימטרי לחלוטין, ליבת האורניום לא נדחסת באופן אחיד. במצב כזה, לא נוצרת מסה קריטית מספיקה, תגובת השרשרת לא מתרחשת כנדרש, והפצצה היא בעלת נזק קונבנציונלי מוגבל מאוד מפיצוץ חומר הנפץ עצמו. במקרה כזה, היא עלולה בעיקר לגרום לפיזור נרחב של חומר רדיואקטיבי, מה שמכונה פצצה מלוכלכת.

השגת סימטריה מושלמת בפיצוץ היא אתגר הנדסי מרכזי וקשה ביותר בפיתוח פצצת אטום. ואכן, כבר ב-2014 אירע פיצוץ ליד בסיס צבאי בפרצ’ין סמוך לטהרן, שבו ככל הנראה נערכו ניסיונות בפיתוח הפיצוץ הסימטרי. בפרצ’ין נמצאו גם עדויות לפיתוח וייצור חומרי נפץ, ואף רכיבים הקשורים לייצור UD₃. ישראל תקפה את האתר הזה מספר פעמים, ובכלל זה השבוע.

לסיכום, התקיפות של ישראל ושל ארצות הברית באיראן עשויות לפגוע באופן ניכר במרכיבים שמקדמים את איראן להתחמשות בנשק גרעיני. לפי רשימות האתרים שישראל מפרסמת, אפשר להבין כי התקיפות כוונו נגד מתקנים שבהם איראן מעשירה אורניום, מייצרת אורניום שש-פלואורי להעשרה, מעבדת אורניום לייצור מקור נייטרונים, מפיקה מים כבדים ואולי גם מייצרת פלוטוניום. כל אלה – אם הושלמו בהצלחה –  צפויים להסיג את תוכנית הגרעין של איראן לאחור.