fusiereactie

Een fusiereactie is een kernreactie waarbij twee lichte kernen samensmelten tot een zwaardere kern. Tijdens fusie verdwijnt een deel van de massa in de vorm van energie volgens de formule van Einstein. Fusiereacties komen ook in de natuur voor, bijvoorbeeld in sterren, waar thermonucleaire processen de energie leveren die sterren laten schijnen.

De meest onderzochte aardsystemense fusieroute is deuterium-tritium (D+T → helium-4 + neutron) met een vrijkomende energie van circa 17,6 MeV per verbranding. Andere routes zijn deuterium-deuterium (D+D → tritium + proton of helium-3 + neutron) en proton-11-boron (p+11B → 3 alfadeeltjes). D-T heeft het voordeel van een hoge reactie-energie en relatief lagere opstarttemperatuur, maar produceert neutronen die materialen kunnen beschadigen en verontreinigen.

Voor fusie is een extreem hoge temperatuur nodig om de coulombbarrière te overwinnen en een plasma te vormen waarin de kernen kunnen samensmelten. Ook benodigde factoren zijn voldoende dichtheid en een geschikte confinementtijd; dit valt onder het Lawson-criterium, dat stelt dat het product van dichtheid, temperatuur en tijd boven een drempel moet liggen.

Fusie in laboratoria wordt hoofdzakelijk geprobeerd via magnetische confinment (tokamak en stellarator) en inertiële confinment (laser-gedreven fusie met pellet). Voorbeelden zijn ITER en JET in Europa, en het National Ignition Facility (NIF) in de Verenigde Staten. Deze projecten streven naar netto-energieopbrengst en betrouwbare operationele toestellen.

Tot op heden is er geen grootschalige commerciële fusiereactie die meer energie oplevert dan verbruikt. Belangrijke uitdagingen zijn plasma-instabiliteiten, materiaalweerstand door neutronen en de productie van tritium. Desondanks biedt fusie grote potentie voor vrijwel onuitputtelijke, schone energie en toepassingen in wetenschap en ruimtevaart.