La fusión nuclear es una reacción en la que dos o más núcleos atómicos se combinan para formar uno o más núcleos atómicos diferentes y partículas subatómicas ( neutrones o protones ). La diferencia de masa entre los reactivos y los productos se manifiesta como liberación o absorción de energía . Esta diferencia de masa surge debido a la diferencia de energía de enlace nuclear entre los núcleos antes y después de la reacción . La fusión nuclear es el proceso que alimenta estrellas activas o de secuencia principal y otras estrellas de gran magnitud , donde se generan grandes cantidades de energía.liberado _
Un proceso de fusión nuclear que produce núcleos atómicos más livianos que el hierro-56 o el níquel-62 generalmente liberará energía. Estos elementos tienen una masa relativamente pequeña y una energía de enlace relativamente grande por nucleón . La fusión de núcleos más livianos que estos libera energía (un proceso exotérmico ), mientras que la fusión de núcleos más pesados resulta en energía retenida por los nucleones producto, y la reacción resultante es endotérmica . Lo contrario es cierto para el proceso inverso, llamado fisión nuclear . La fusión nuclear utiliza elementos más ligeros, como el hidrógeno y el helio , que en general son más fusibles; mientras que los elementos más pesados, comoel uranio , el torio y el plutonio , son más fisionables. El evento astrofísico extremo de una supernova puede producir suficiente energía para fusionar núcleos en elementos más pesados que el hierro.
En 1920, Arthur Eddington sugirió que la fusión de hidrógeno y helio podría ser la principal fuente de energía estelar. Los túneles cuánticos fueron descubiertos por Friedrich Hund en 1929, y poco después Robert Atkinson y Fritz Houtermans utilizaron las masas medidas de elementos ligeros para demostrar que se podían liberar grandes cantidades de energía fusionando pequeños núcleos. Sobre la base de los primeros experimentos en transmutación nuclear artificial de Patrick Blackett , Mark Oliphant logró la fusión de laboratorio de isótopos de hidrógeno .en 1932. En el resto de esa década, Hans Bethe elaboró la teoría del ciclo principal de la fusión nuclear en las estrellas . La investigación sobre la fusión con fines militares comenzó a principios de la década de 1940 como parte del Proyecto Manhattan . La fusión nuclear autosuficiente se llevó a cabo por primera vez el 1 de noviembre de 1952, en la prueba de la bomba de hidrógeno (termonuclear) Ivy Mike .
La investigación sobre el desarrollo de la fusión controlada dentro de los reactores de fusión ha estado en curso desde la década de 1940, pero la tecnología aún se encuentra en su fase de desarrollo.
La liberación de energía con la fusión de elementos ligeros se debe a la interacción de dos fuerzas opuestas: la fuerza nuclear , que combina protones y neutrones, y la fuerza de Coulomb , que hace que los protones se repelan entre sí. Los protones tienen carga positiva y se repelen entre sí por la fuerza de Coulomb, pero aún así pueden permanecer juntos, lo que demuestra la existencia de otra fuerza de corto alcance denominada atracción nuclear . [2]Los núcleos ligeros (o núcleos más pequeños que el hierro y el níquel) son lo suficientemente pequeños y pobres en protones, lo que permite que la fuerza nuclear supere la repulsión. Esto se debe a que el núcleo es lo suficientemente pequeño como para que todos los nucleones sientan la fuerza de atracción de corto alcance al menos con tanta fuerza como sienten la repulsión de Coulomb de alcance infinito. La formación de núcleos a partir de núcleos más ligeros por fusión libera la energía extra de la atracción neta de partículas. Sin embargo, para núcleos más grandes , no se libera energía, ya que la fuerza nuclear es de corto alcance y no puede continuar actuando en escalas de longitud nuclear más largas. Así, la energía no se libera con la fusión de tales núcleos; en cambio, se requiere energía como insumo para dichos procesos.