Fusjonsprosesser

Fusjonsprosesser er reaksjoner der to lettere kjerner fusjonerer til en tyngre kjerne, og energi frigjøres som følge av massedefekten. Slike prosesser driver energien i stjerner under ekstreme temperaturer og trykk. I stjerner skjer hovedsakelig proton-proton-kjeden og CNO-syklusen.

I laboratorier studeres kontrollerbar fusjon som energikilde gjennom to hovedtilnærminger: magnetisk konfinert fusjon, ofte i tokamaks eller stellaratorer, og inertial konfinert fusjon som bruker intense lasere for å komprimere drivstoffdråper.

Drivstoffet som oftest diskuteres er deuterium og tritium. Den mest undersøkte reaksjonen er D + T → helium-4 + neutron + 17,6 MeV. Andre reaksjoner som D + D og p + p studeres også. For å oppnå nettoenergi må Lawson-kriteriet være oppfylt: produktet av tetthet, konfinasjonstid og temperatur må overstige en kritisk grense.

Status og utfordringer: Det finnes foreløpig ingen kommersiell fusjonskraft som gir netto energi. Forsøk som ITER har som mål å demonstrere energibalanse i større skala, mens NIF fokuserer på inertial konfinert fusjon. Viktige utfordringer er å oppnå stabilt høytemperatur plasma, materiale som tåler neutroner, og sikker håndtering av tritium.

Fordeler og risiko: Fusjon har potensial til rikelig drivstoff og lite langlivet avfall, samt fravær av CO2-utslipp under drift. Risikoer inkluderer intens neutronstråling, aktivering av materialer og kostnader knyttet til utvikling og drift.