Fuziunea nuclear
Fuziunea nucleara a fost realizata pentru prima data prin anii 1930 prin bombardarea unei tinte conttinând deuteriu, izotopul hidrogenului cu masa 2, cu deuteroni într-un ciclotron. Pentru a ccelera raza de deuteroni este necesara folosirea unei imense cantitati de energie, marea majoritate transformându-se în caldura. Din aceasta cauza fuziunea nu este o cale eficienta de a produce energie. În anii 1950 prima demonstratie la scara larga a eliberarii unei cantitati mari de energie în urma fiziunii, necontrolata a fost facuta cu ajutorul armelor termonucleare în SUA, URSS, Marea Britanie si Franta. Aceasta experienta a fost foarte scurta si nu aputut fi folosita la producerea de energie electrica.
În cadrul fisiunii, neutronul, care nu are sarcina electrica poate interactiona usor cu nucleul, în cazul fuziunii, nucleele au amândoua sarcina pozitiva si în mod natural nu pot interactiona pentru ca se resping conform legii lui Coulomb, lucru care trebuie contacarat. Acest lucru se poate face când temperatura gazului este suficient de mare 50-100 milioane ° C.Într-un gaz de hidrogen greu izotopii deuteriu si tritiu la asa temperaturi are loc fuziunea nucleara, eliberându-se aproximativ 17,6 MeV pe element de fuziune.
Energia apare la început ca energie cinetica a lui heliu 4, dar este transformata repede în caldura. Daca densitatea de gaz este sufucienta, la aceste temperaturi trebuie sa fie de 10-5 atm, aproape vid, energia nucleului de heliu 4 poate fi transferata gazului de hidrogen, mentinându-se temperatura înalta si realizându-se o reactie în lant.
Problema de baza în atingerea fuziunii nucleare este caldura gazului si existenta unei cantitati suficiente de nuclee pentru un timp îndelungat pentru a permite eliberarea unei energii suficiente pentru a încalzi gazul. O alta problema este captarea energiei si convertirea în energie electrica. La o temperatura de 100.000 ° C toti atomii de hidrogen sunt ionizati, gazul fiind compus din nuclee încarcate pozitiv si electroni liberi încarcati negativ, stare numita plasma.
Plasma calda pentru fuziune nu se poate obtine din materiale obisnuite. Plasma s-ar raci foarte repede, si peretii vasului ar fi distrusi de caldura. Dar plasma poate fi controlata cu ajotorul magnetiilor urmând liniile de câmp magnetic stând departe de pereti.
În 1980 a fost realizat un astfel de dispozitiv, în timpul fuziunii temperatura fiind de 3 ori mai mare ca a soarelui.
O alta cale posibila de urmat este de a produce fiziune din deuteriu si tritiu pus într-o sfera mica de sticla care sa fie bombardata din mai multe locuri cu ul laser pulsând sau cu raze ionice grele. Acest procedeu produce o implozie a sferei de sticla, paroducandu-se o reactie termonucleara care aprinde carburantul.
Progresul în fuziunea nucleara este promitator dar înfaptuirea de sisteme practice de creare stabile de reactie de fuziune care sa produca mai multa energie decât consuma va mai lua ceva decenii pentru realizare. Activitatea de experimentare este scumpa. Totusi unele progrese sau obtinut în 1991 când o cantitate importanta de energie (1,7 milioane W) a fost produsa cu ajutorul reactie de fuziune controlata în Laboratoarele JET din Finlanda. În 1993 cercetatorii de la Universitatea din Princeton au obtinut 5.6 milioane W. În ambele cazuri s-a consumat mai multa energie decât s-a creat.
Daca reactia de feziune devine practica ofera o serie de avantaje: o sursa de deuteriu aproape infinita din oceane, imposibilitatea de a produce accidente din cauza cantitatii mici de carburant, reziduriile nucleare sunt mai putin radioactive si mai simplu de manipulat.