Fusiereacties

Fusiereacties zijn kernfysische processen waarbij lichte kernen samensmelten tot zwaardere kernen, waarbij masa-energie vrijkomt. Deze processen leveren de energie in sterren zoals de zon en worden onderzocht als potentiële schone energiebron op aarde. De aard van een fusie-reactie bepaalt welke brandstof, welke temperatuur en welke confineringstechniek nodig zijn.

Fusie vereist extreem hoge temperaturen en dichtheden zodat kernen elkaar kunnen raken. Op aarde worden magnetische confinement (tokamaks en stellarators) en inertiële confinement (lasers) onderzocht. Het Lawson-criterium beschrijft dat de combinatie van de deeltjesdichtheid, de confineringstijd en de temperatuur boven een drempel moet uitkomen om netto-energie te produceren.

De meest bestudeerde fusie-reactie is deuterium-tritium (D+T → He-4 + n), met een totale vrijgegeven energie van ongeveer 17,6 MeV. Andere routes, zoals deuterium-deuterium (D+D) en proton-boron-11 (p-11B), bestaan maar hebben verschillende voor- en nadelen, waaronder neutronenproductie en vereiste temperaturen. D-11B wordt soms genoemd als aneutronisch alternatief, maar is technisch veeleisender.

Tot nu toe levert fusie geen commerciële netto-energie op. Experimentele projecten zoals ITER streven naar fors hogere energieverhoudingen en testen van materialen en systemen. Belangrijke uitdagingen zijn langdurige confinering, materiaalbestendigheid tegen neutronen, tritiumbeheer en economische haalbaarheid.