Çekirdek Birleşmesi - Füzyon

            Çekirdek birleşmesi, küçük çekirdeklerin daha büyük bir çekirdek oluşturmak için birleşmesidir.

            İki hafif çekirdek daha büyük ve kararlı bir çekirdek oluşturmak üzere birleşirse veya birbirleriyle kaynaşırsa önemli miktarda enerji çaığa çıkar. Bu nedenle genellikle nükleer tepkimeler olarak adlandırılırlar.

            Çekirdek birleşmesi Güneş'te sürekli olarak meydana gelir. Güneş hidrojen (H) ve helyumdan (He) oluşmuştur. Yaklaşık sıcaklığı 15 000 000 ⁰C ye ulaştığı güneşin iç kısmında, aşağıdaki birleşme tepkimelerinin meydana geldiği düşünülmektedir.

₁¹H + ₁²H -> ₂³He

₂³He + ₂³He -> ₂⁴He + 2₁¹H

₁¹H + ₁¹H -> ₁²H + ₊₁⁰β

Birleşme Reaktörleri

            Birleşme tepkimelerinde enerji üretimi için uygun çekirdek birleştirme yönteminin seçiminde temel düşünce, sistemi çalıştırmak için gerekli olan sıcaklıktır. Bu tepkimeler çekirdekler arasındaki itme kuvvetini yenebilmek için 100 milyonlarca santigrat derece gibi çok yüksek sıcaklıklarda oluşur.

            Çekirdek birleşmesi ısısal bir kirliliğe yol açmaktadır ancak bir takım avantajları da vardır.

1) Yakıtlar ucuz ve neredeyse tükenmezler.

2) İşlem çok az radyoaktif atık üretir.

            Eğer bir birleşme cihazı ömrünü tamamlarsa, reaktörün nüvesinde herhangi bir erime tehlikesi olmaksızın, tamamıyla ve derhal kapanr.

            Ancak çekirdek birleşmesi önemli olmasına rağmen teknik sorunlar bir birleşme reaktörü üretimine engel olmaktadır. Birleşmenin meydana gelmesi için çekirdeklerin uzun süre ve uygun sıcaklıkta bir arada tutulabilecek bir yol bulmak gerekmektedir. Yaklaşık 100 milyon santigrat derece sıcaklıkta moleküller var olamazlar ve atomların çoğu ya da tamamı elektronlarından ayrılırlar. Maddenin bu  hali plazma olarak adlandırlan, pozitif iyonların ve elektronların karışımından oluşan bir gazdır. Bu plazmanın muhafaza edilmesi ise müthiş derecede zordur. Bunu muhafaza edecek sistemde plazma katı ile temas etmemelidir. Çünkü aksi takdirde katı yüzeye dokunan sıvı hemen soğuyarak tepkimeyi durdurur. Bu nedenle plazma kompleks bir manyetik alan tarafından kuşatılmış halka şeklindeki bir tünelde hareket eder. Böylece plazma asla sistemin çeperiyle temas etmez.

Hidrojen Bombası

            Hidrojen bombaları hidrojen ya da döteryum içermezler. Bu bombalar iyi bir şekilde paketlenebilen lityum döterür (LiD) içerirler.

            Hidrojen bombasının patlaması önce bozunma ardından birleşme tepkimelerinin meydana geldiği iki aşamada gerçekleşir. Birleşme için gerekli sıcaklığa bir atom bombası ile ulaşılır. Atom bombası patladıktan hemen sonra büyük miktarda enerjinin açığa çıktığı aşağıdaki birleşme tepkimeleri meydana gelir.

₃⁶Li + ₁²H -> 2 ₂⁴α

₁²H + ₁²H -> ₁³H + ₁¹H

            Bir birleşme bombasında kritik kütle yoktur. Patlamanın şiddeti tepkenlerin miktarı ile sınırlıdır. 

Termonükleer bombalar atom bombalarından daha temiz bombalar olarak tanımlanır.  Çünkü radyoaktif izotop olarak sadece  β-parçacıkları yayan trityum ve bozunmanın başlangıç ürünlerini oluştururlar. Fakat yapıda kobalt gibi bazı bozunmayan maddeler birikerek çevre üzerindeki olumsuz etkileri atırabilir.