Nükleer füzyon, nükleer kaynaşma ya da kısaca füzyon; iki hafif elementin nükleer reaksiyonlar sonucu birleşerek daha ağır bir element oluşturmasıdır. Çekirdek tepkimesi olarak da bilinen bu tepkimenin sonucunda çok büyük miktarda enerji açığa çıkar.
Bu işlemle oluşturulabilecek en ağır element demirdir. Reaksiyona giren çekirdekler -atom numarası 1 olan hidrojen veya izotopları deuterium ve tritium gibi- düşük atom numarasına ait elementlerde ortaya çok büyük miktarda enerji çıkar. Nükleer füzyonun bu devasa enerji potansiyelinden ilk olarak, II. Dünya Savaşı‘nı takip eden yıllarda, hidrojen bombası olarak da bilinen termonükleer silahların üretiminde istifade edilmiştir.
Füzyon tepkimeleri Güneş’te her an doğal olarak gerçekleşmektedir. Güneş’ten gelen ışık, hidrojen çekirdeklerinin birleşerek helyuma dönüşmesi ve bu dönüşüm sırasında kütle kaybı karşılığı enerjinin ortaya çıkması sayesinde meydana gelmektedir. Kütle kaybının karşılığı enerjinin büyüklüğü Einstein’in ünlü E = mc² formülüyle rahatlıkla hesaplanabilir.
Füzyondan Enerji Kaynağı Olarak Yararlanılması
Füzyon sonucunda açığa çıkan bağlanma enerjisini kullanmaktır. Ama bunu denetim altında oluşturmak oldukça zor bir iştir. Çünkü çekirdekler pozitif elektrik yükü taşır ve birbirlerine yaklaştırmak istenildiğinde çok şiddetli bir şekilde birbirlerini iterler. Bunların kaynaşmasını sağlamak için aralarındaki itme kuvvetini yenebilecek büyüklükte bir kuvvetin kullanılması gerekmektedir. Gereken bu kinetik enerji, 20-30 milyon derecelik bir sıcaklığa eşdeğerdir. Bu olağanüstü bir sıcaklıktır ve kaynaşma tepkimesine girecek maddeyi taşıyacak hiçbir katı malzeme bu sıcaklığa dayanamaz. Fisyondan farklı olarak; çekirdeklerin birleşmesi olayına füzyon denir. Fisyona oranla füzyon başına daha az, küçük ve hafif olduklarından; hafif bir çekirdeğin füzyonu, aynı kütlede ağır çekirdeğin parçalanmasından çok daha fazla enerji açığa çıkar. Dengelenmediği takdirde açığa çıkan enerji patlama noktasına kadar hızla yükselir ve ardından nükleer bir patlama meydana gelir.
Füzyon Reaksiyonları
Bir füzyon reaksiyonundan öngörülen enerjinin elde edilmesi için;
- Reaksiyon düşük sıcaklıkta oluşmalıdır.
- Yüksek enerji açığa çıkmalıdır.
- Büyük bir tesir kesitine sahip olmalıdır.
- Tepkimeye girecek olan maddeler kolayca bulunabilmelidir
- Plazmanın yeniden ısıtılması için yüklü parçacıklar elde edilmelidir.
- Farklı etkileşmeleri önlemek için enerjisi yüksek olan nötronlar açığa çıkmamalıdır.
