Ang nuclear fusion ay isang proseso kung saan nagsasama ang dalawang light atomic nuclei upang bumuo ng mas mabigat na nucleus, na naglalabas ng enerhiya sa proseso. Ito ang parehong proseso na nagpapagana sa araw at iba pang mga bituin, na nagbibigay ng malawak na mapagkukunan ng enerhiya. Hindi tulad ng nuclear fission, na naghahati sa mga mabibigat na atomo upang maglabas ng enerhiya, ang pagsasanib ay pinagsama ang mga atomo na ito. Ang Fusion ay may potensyal na magbigay ng halos walang limitasyong pinagmumulan ng malinis na enerhiya, kung ito ay makokontrol at mapapanatili dito sa Earth.
Sa pinakasimpleng termino, ang nuclear fusion ay nagsasangkot ng pagsasama ng nuclei ng dalawang light atoms, tulad ng hydrogen, upang bumuo ng isang mas mabibigat na atom, tulad ng helium. Ang mga masa ng nagresultang atom at ang mga natitirang materyales ay mas mababa kaysa sa mga masa ng orihinal na mga atomo. Ayon sa equation ni Einstein, \(E = mc^2\) , ang pagkawalang ito sa masa ay na-convert sa isang malaking halaga ng enerhiya, kung saan ang \(E\) ay ang enerhiya na ginawa, \(m\) ay ang masa na nawala, at \(c\) ay ang bilis ng liwanag.
Ang prosesong ito ay nangangailangan ng napakataas na temperatura at pressures upang madaig ang mga electrostatic na puwersa ng pagtanggi sa pagitan ng positibong sisingilin na nuclei. Sa gitna ng araw, kung saan natural na nangyayari ang pagsasanib, ang temperatura ay tumataas nang higit sa 15 milyong digri Celsius, at ang presyon ay napakalaki, na nagbibigay ng mga tamang kondisyon para sa nuclei na lumapit nang sapat upang sumailalim sa pagsasanib.
Mayroong ilang mga uri ng mga reaksyon ng pagsasanib na maaaring mangyari, bawat isa ay may iba't ibang mga reaksyon at produkto. Ang pinakakilala at sinaliksik na mga reaksyon ay kinabibilangan ng isotopes ng hydrogen: deuterium ( \(D\) ) at tritium ( \(T\) ):
Sa konteksto ng nuclear fusion, ang radyaktibidad ay gumaganap ng isang mahalagang papel, lalo na sa mga reaksyon na kinasasangkutan ng tritium. Ang Tritium ay isang radioactive isotope ng hydrogen, na may kalahating buhay na humigit-kumulang 12.3 taon, ibig sabihin ay nabubulok ito sa paglipas ng panahon, naglalabas ng mga beta particle (mga electron) at nagiging stable na helium-3. Ang DT fusion reaction ay partikular na interes dahil ito ay mahusay na gumagawa ng malaking halaga ng enerhiya at ang neutron na inilabas ay maaaring gamitin upang makabuo ng mas maraming tritium mula sa lithium sa pamamagitan ng isang proseso na kilala bilang neutron activation:
\( \textrm{Lithium-6} + \textrm{neutron} \rightarrow \textrm{Tritium} + \textrm{Helium-4} \)Ang pagkamit ng kontroladong nuclear fusion sa Earth ay naging mahirap dahil sa matinding kundisyon na kinakailangan para sa proseso. Dalawang pangunahing diskarte ang ginagawa:
Ang nuclear fusion ay nag-aalok ng pangako ng halos walang limitasyon, malinis na mapagkukunan ng enerhiya. Hindi tulad ng mga fossil fuel, ang fusion ay hindi gumagawa ng mga greenhouse gas o matagal na radioactive na basura. Ang gasolina para sa pagsasanib, ang deuterium, ay maaaring makuha mula sa tubig-dagat, na ginagawa itong halos walang limitasyon, at ang tritium ay maaaring i-breed mula sa lithium, na medyo sagana. Kapag nalampasan na ang mga teknikal at siyentipikong hamon, ang pagsasanib ay maaaring makabuluhang makaapekto sa pandaigdigang produksyon ng enerhiya, na mag-aambag sa isang napapanatiling at carbon-neutral na hinaharap.
Ang nuclear fusion ay kumakatawan sa isang tugatog ng tagumpay ng tao sa paghahanap ng mga sustainable na solusyon sa enerhiya. Bagama't ang araw ay walang kahirap-hirap na nagsasagawa ng pagsasanib sa kaibuturan nito, ang pagkopya sa prosesong ito sa Earth sa ilalim ng mga kontroladong kondisyon ay nananatiling isa sa mga pinakamalaking hamon sa agham at engineering sa ating panahon. Ang matagumpay na pagbuo ng fusion energy ay mamarkahan ang isang makabuluhang milestone sa ating paghahanap para sa isang malinis, ligtas, at hindi mauubos na pinagmumulan ng enerhiya, na nagbabago sa kung paano natin pinapagana ang ating mundo.
