Нуклеарната фузија е процес каде што две лесни атомски јадра се комбинираат за да формираат потешко јадро, ослободувајќи енергија во процесот. Ова е истиот процес што го напојува сонцето и другите ѕвезди, обезбедувајќи огромен извор на енергија. За разлика од нуклеарната фисија, која ги дели тешките атоми за да ослободи енергија, фузијата ги спојува овие атоми заедно. Фузијата има потенцијал да обезбеди речиси неограничен извор на чиста енергија, доколку може да се контролира и одржи овде на Земјата.
Во наједноставни термини, нуклеарната фузија вклучува спојување на јадрата на два лесни атоми, како што е водородот, за да се формира еден потежок атом, како хелиум. Масите на добиениот атом и преостанатите материјали се помали од масите на оригиналните атоми. Според Ајнштајновата равенка, \(E = mc^2\) , оваа загуба на маса се претвора во голема количина на енергија, каде \(E\) е произведената енергија, \(m\) е изгубената маса и \(c\) е брзината на светлината.
Овој процес бара екстремно високи температури и притисоци за да се надминат електростатските сили на одбивање помеѓу позитивно наелектризираните јадра. Во јадрото на Сонцето, каде што фузијата се случува природно, температурите се искачуваат над 15 милиони степени Целзиусови, а притисокот е огромен, обезбедувајќи соодветни услови за јадрата да се приближат доволно блиску за да се подложат на фузија.
Може да се појават неколку типови на реакции на фузија, од кои секоја има различни реактанти и производи. Најпознатите и најистражуваните реакции вклучуваат изотопи на водород: деутериум ( \(D\) ) и тритиум ( \(T\) ):
Во контекст на нуклеарната фузија, радиоактивноста игра клучна улога, особено во реакциите кои вклучуваат тритиум. Тритиумот е радиоактивен изотоп на водород, со полуживот од приближно 12,3 години, што значи дека се распаѓа со текот на времето, ослободувајќи бета честички (електрони) и трансформирајќи се во стабилен хелиум-3. Реакцијата на фузија DT е од особен интерес бидејќи ефикасно произведува голема количина на енергија и ослободениот неутрон може да се користи за да се генерира повеќе тритиум од литиум преку процес познат како активирање на неутроните:
\( \textrm{Литиум-6} + \textrm{неутрон} \rightarrow \textrm{Тритиум} + \textrm{Хелиум-4} \)Постигнувањето контролирана нуклеарна фузија на Земјата е предизвик поради екстремните услови потребни за процесот. Се спроведуваат два главни пристапи:
Нуклеарната фузија нуди ветување за речиси неограничен, чист извор на енергија. За разлика од фосилните горива, фузијата не произведува стакленички гасови или долготраен радиоактивен отпад. Горивото за фузија, деутериумот, може да се извлече од морската вода, што го прави практично неограничено, а тритиумот може да се одгледува од литиум, кој е релативно изобилен. Откако ќе се надминат техничките и научните предизвици, фузијата може значително да влијае на глобалното производство на енергија, придонесувајќи за одржлива и јаглеродно неутрална иднина.
Нуклеарната фузија претставува врв на човечкото достигнување во барањето одржливи енергетски решенија. Додека Сонцето без напор врши фузија во неговото јадро, реплицирањето на овој процес на Земјата под контролирани услови останува еден од најголемите научни и инженерски предизвици на нашето време. Успешниот развој на фузија енергија ќе означи значајна пресвртница во нашата потрага по чист, безбеден и неисцрпен извор на енергија, револуционизирајќи го начинот на кој го напојуваме нашиот свет.
