اكتشاف لم يتوقعه أحد
في كانون الأول 1938 قصف أوتو هان وفريتز شتراسمان اليورانيوم بالنيوترونات في برلين فوجدا باريوم في البقية. وللباريوم 56 بروتونًا؛ ولليورانيوم 92. ولا شيء في فيزياء ذلك العصر يجيز لنواة أن تفقد هذا العدد.
كتب هان إلى ليزه مايتنر، شريكته منذ ثلاثين سنة، وقد لجأت إلى السويد ذلك الصيف هربًا من قوانين العرق النازية. وفي عيد الميلاد، وهي تمشي في الثلج في كونغالف مع ابن أختها أوتو فريش، أدركت ما حدث: انشطرت النواة شطرين، وصارت الكتلة المفقودة طاقة.
نشرت مايتنر وفريش التفسير في كانون الثاني 1939 وسمّياه باسم مستعار من علم الأحياء — الانشطار.
⚠️ ونال هان جائزة نوبل في الكيمياء عام 1944. وحده. واستُبعدت مايتنر التي قدّمت التفسير. ويُعدّ ذلك الإغفال اليوم من أسوأ ما ارتكبته اللجنة.
الرقم الذي يقرر كل شيء
اليورانيوم الطبيعي 99,27 % يورانيوم 238 و0,72 % يورانيوم 235. وتلك الـ0,72 % وحدها تنشطر بالنيوترونات البطيئة.
وتلك النسبة أصغر من أن تعيل تفاعلًا متسلسلًا في معظم التركيبات، فكل ما يُبنى حول اليورانيوم تقريبًا يخدم تغييرها. فمفاعل الماء الخفيف يطلب بين 3 و5 %. والسلاح يطلب فوق 90 %.
وتركيز تلك النسبة يعني فصل ذرتين متطابقتين كيميائيًّا. فهما تكوّنان المركّبات نفسها، وتذوبان بالطريقة نفسها، وتتفاعلان بالطريقة نفسها. والمقبض الوحيد هو الكتلة: 235 مقابل 238، بفارق 1,3 %.
جرّب مشروع مانهاتن أربع طرائق في آن، إذ لم يكن يُعرف أيها ستنجح: الانتشار الغازي، والفصل الكهرمغناطيسي، والانتشار الحراري، والطرد المركزي. وأسهمت الثلاث الأولى في «الولد الصغير».
⚠️ وانتصر الطرد المركزي في النهاية وهو ما يستعمله كل برنامج تخصيب اليوم. وسلسلة حديثة تدير آلاف الآلات عشرات آلاف الدورة في الدقيقة، كل واحدة تزيح التوازن كسرًا من النقطة المئوية.
اليورانيوم الذي في الفوسفات
ثمة يورانيوم لا يأتي من مناجم يورانيوم، وللمغرب منه نصيب الأسد.
فصخر الفوسفات، المادة الخام للأسمدة، يحوي اليورانيوم بتركيز يتراوح عادةً بين 50 و200 جزء في المليون. وذلك عيار زهيد أمام منجم يورانيوم، لكن الحجم المعالَج هائل.
والمغرب والصحراء الغربية يحويان نحو 70 % من الاحتياطيات العالمية المحددة للفوسفات. فيمرّ عبر صناعة الفوسفات المغربية سنويًّا يورانيوم يفوق إنتاج بلدان تعدين بأكملها.
⚠️ واستخلاصه ممكن تقنيًّا. فأثناء إنتاج حمض الفوسفوريك يدخل اليورانيوم في المحلول ويمكن فصله بالاستخلاص بالمذيبات، وقد أُنجز ذلك صناعيًّا في الولايات المتحدة في السبعينيات والثمانينيات ثم هُجر حين هبط سعر اليورانيوم.
والحساب اقتصادي بحت: عند سعر اليورانيوم الحالي، الاستخلاص أغلى من الشراء. لكن الاحتياطي كامن، واليورانيوم غير المستخلص لا يختفي — بل يتوزع مع السماد على الحقول.
وهذه واحدة من المفارقات الأقل ذكرًا في الجيولوجيا الاقتصادية: أكبر خزان يورانيوم غير مستغل في العالم ليس منجم يورانيوم بل منجم أسمدة.
لماذا التخصيب مسألة دبلوماسية
السلسلة نفسها تنتج وقود المفاعلات والمادة العسكرية. ولا يختلف إلا زمن التشغيل.
وتلك هي الصعوبة في قلب أي مفاوضة على برنامج نووي. فالبلد الذي يخصّب إلى 5 % يفعل ما يفعله مئة بلد آخر. والآلة التي تبلغ 90 % هي الآلة التي يملكها أصلًا.
⚠️ وتعتمد الوكالة الدولية 20 % عتبةً لليورانيوم عالي التخصيب، لا لأن سلاحًا عند 20 % عملي، بل لأن شغل الفصل بين 0,72 % و20 % يمثّل معظم الجهد. وبعد ذلك تكون الخطوة المتبقية قصيرة.
ولهذا تعدّ أنظمة التفتيش الطاردات وتقيس تدفقات المادة، بدل محاولة الحكم على النوايا.
أوكلو، المفاعل الذي عمل وحده
اليورانيوم 235 يضمحل أسرع من 238 — 704 ملايين سنة مقابل 4468 مليونًا. فنسبته كانت أعلى في الماضي.
وقبل نحو 1700 مليون سنة كانت تقارب 3 %، وهي بالضبط النسبة التي يُخصَّب إليها اليوم. وفي أوكلو بالغابون تسرّب ماء جوفي إلى مكمن غني على نحو استثنائي فعمل مهدّئًا. فانطلق تفاعل متسلسل من تلقاء نفسه.
عمل متقطعًا مئات آلاف السنين، يبخّر مهدّئه ثم يستأنف حين يعود الماء، بدورات نحو ثلاث ساعات.
⚠️ واكتُشف عام 1972 لأن عينة أعطت 0,717 % بدل 0,720 % المعتادة. وكان الناقص يورانيومًا محترقًا سلفًا، قبل ملياري سنة من أن يخطر لأحد حرقه.