Nüvə sintezi, iki yüngül atom nüvəsinin birləşərək daha ağır bir nüvə meydana gətirdiyi və bu prosesdə enerji buraxdığı bir prosesdir. Bu, günəşi və digər ulduzları gücləndirən, böyük bir enerji mənbəyi təmin edən eyni prosesdir. Enerji buraxmaq üçün ağır atomları parçalayan nüvə parçalanmasından fərqli olaraq, birləşmə bu atomları birləşdirir. Fusion, Yer kürəsində idarə oluna və dayana bilsə, demək olar ki, sonsuz təmiz enerji mənbəyi təmin etmək potensialına malikdir.
Ən sadə dillə desək, nüvə sintezi hidrogen kimi iki yüngül atomun nüvələrinin birləşərək helium kimi daha ağır bir atom meydana gətirməsini nəzərdə tutur. Yaranan atomun və qalan materialların kütlələri ilkin atomların kütlələrindən azdır. Eynşteynin \(E = mc^2\) tənliyinə görə, bu kütlə itkisi böyük miqdarda enerjiyə çevrilir, burada \(E\) istehsal olunan enerji, \(m\) itirilmiş kütlədir və \(c\) işığın sürətidir.
Bu proses müsbət yüklü nüvələr arasında elektrostatik itələmə qüvvələrinə qalib gəlmək üçün son dərəcə yüksək temperatur və təzyiqlər tələb edir. Birləşmənin təbii şəkildə baş verdiyi Günəşin nüvəsində temperatur 15 milyon dərəcə Selsidən yuxarı qalxır və nüvələrin birləşməyə kifayət qədər yaxınlaşması üçün lazımi şəraiti təmin edən təzyiq böyükdür.
Hər birində fərqli reaktivlər və məhsullar olan bir neçə növ birləşmə reaksiyası baş verə bilər. Ən məşhur və tədqiq edilən reaksiyalar hidrogenin izotoplarını əhatə edir: deuterium ( \(D\) ) və tritium ( \(T\) ):
Nüvə sintezi kontekstində radioaktivlik, xüsusən də tritiumla əlaqəli reaksiyalarda mühüm rol oynayır. Tritium hidrogenin radioaktiv izotopudur, yarımparçalanma müddəti təxminən 12,3 ildir, yəni zamanla parçalanır, beta hissəciklərini (elektronları) buraxır və sabit helium-3-ə çevrilir. DT birləşmə reaksiyası xüsusi maraq doğurur, çünki o, səmərəli şəkildə böyük miqdarda enerji istehsal edir və sərbəst buraxılan neytron neytron aktivləşdirilməsi kimi tanınan bir proses vasitəsilə litiumdan daha çox tritium yaratmaq üçün istifadə edilə bilər:
\( \textrm{Litium-6} + \textrm{neytron} \rightarrow \textrm{Tritium} + \textrm{Helium-4} \)Yerdə idarə olunan nüvə birləşməsinə nail olmaq proses üçün tələb olunan ekstremal şərtlər səbəbindən çətin olmuşdur. İki əsas yanaşma həyata keçirilir:
Nüvə sintezi demək olar ki, qeyri-məhdud, təmiz enerji mənbəyi vəd edir. Qalıq yanacaqlardan fərqli olaraq, birləşmə istixana qazları və ya uzunömürlü radioaktiv tullantılar əmələ gətirmir. Füzyon üçün yanacaq olan deuterium dəniz suyundan çıxarıla bilər ki, bu da onu demək olar ki, sonsuz edir, tritium isə nisbətən bol olan litiumdan əldə edilə bilər. Texniki və elmi çətinliklərin öhdəsindən gəldikdən sonra, birləşmə qlobal enerji istehsalına əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərərək davamlı və karbon-neytral gələcəyə töhfə verə bilər.
Nüvə sintezi davamlı enerji həlləri axtarışında insan nailiyyətinin zirvəsini təmsil edir. Günəş öz nüvəsində birləşməni səy göstərmədən həyata keçirsə də, bu prosesi idarə olunan şəraitdə Yer üzündə təkrarlamaq dövrümüzün ən böyük elmi və mühəndislik problemlərindən biri olaraq qalır. Fusion enerjisinin uğurlu inkişafı dünyamızı necə gücləndirdiyimizi dəyişdirərək təmiz, təhlükəsiz və tükənməz enerji mənbəyi axtarışımızda mühüm mərhələ olacaq.
