Πυρηνική σύντηξη
Η πυρηνική σύντηξη ενώνει ελαφρούς πυρήνες σε βαρύτερα προϊόντα. Μπορεί να απελευθερώνει μεγάλη ενέργειας όταν τα προϊόντα έχουν μεγαλύτερο ενέργεια δέσμευσης ανά νουκλεόνιο, όμως θετικούς πυρήνες απωθούνται ηλεκτρικά. Χρειάζονται κατάλληλα θερμοκρασία, πυκνότητα και τον εγκλεισμό ώστε αρκετές συγκρούσεις να φτάσουν σε πυρηνικές αποστάσεις.
Φράγμα Coulomb
Σε μεγάλη απόσταση κυριαρχεί ηλεκτροστατική απώθηση πρωτονίου-πρωτονίου. Η ελκυστική ισχυρή αλληλεπίδραση γίνεται ισχυρή μόνο σε πολύ μικρές αποστάσεις.
Το θερμική κινητική ενέργεια μόνο δεν χρειάζεται να ξεπερνά κλασικά όλο το εμπόδιο: κβαντική σήραγγα αυξάνει την πιθανότητα αντίδρασης.
Κατανομή θερμοκρασίας
Υψηλή T αυξάνει τη μέση ενέργεια σύγκρουσης και τροφοδοτεί την ουρά υψηλής ενέργειας της Κατανομή τύπου Maxwell.
Ρυθμός σύντηξης εξαρτάται από κατά μέσο όρο του διατομή×ταχύτητα πάνω σε ολόκληρη διανομής, όχι από μία μοναδική “θερμοκρασιακή ενέργεια”.
Αποτέλεσμα
Αποτέλεσμα: MeV
Δευτέριο – τρίτιο
Μία αντίδραση αναφοράς είναι ²H+³H→⁴He+n+17,6 MeV. Η ενέργειας μοιράζεται κυρίως μεταξύ άλφα και νετρόνιο ώστε να διατηρούνται ενέργειας και ορμή.
Το νετρόνιο δεν περιορισμένος ηλεκτρομαγνητικά και μεταφέρει μεγάλο κλασματική ενέργεια στο περιβάλλον υλικό.
Δέσμευση-ενεργειακή προέλευση
Η ενέργεια σύντηξης δεν είναι “ενέργεια από πίεση”. Η συνολική μάζα ανάπαυσης των προϊόντα είναι μικρότερη από των αντιδρώντων και Q=(m_i−m_f)c².
Το καμπύλη δέσμευσης-ενέργειας εξηγεί γιατί σύντηξη μέχρι την περιοχή Fe–Ni μπορεί να είναι ενεργειακά ευνοϊκή.
Πλάσμα και τον εγκλεισμό
Σε θερμοκρασίες σύντηξης η ύλη είναι πλάσμα. Μαγνητικός περιορισμός χρησιμοποιεί χωράφια για να περιορίζει φορτισμένα σωματίδια, ενώ αδρανειακός περιορισμός συμπιέζει καυσίμων για πολύ μικρό χρόνο.
Το κριτήριο Λόσον συνδυάζει την πυκνότητα, τη θερμοκρασία και τον χρόνο εγκλεισμού· η υψηλή T από μόνη της δεν αρκεί.
Αστρική σύντηξη
Στα αστέρια η βαρύτητα παρέχει πίεση/τον εγκλεισμό και τεράστιοι χρόνοι/όγκοι επιτρέπουν αργές αλυσίδες σύντηξης. Η Κυρ χρησιμοποιεί κυρίως αλυσίδα πρωτονίου-πρωτονίου, όχι Κύκλος καυσίμου D–T.
Ρυθμοί αντίδρασης εξαρτώνται έντονα από θερμοκρασία, σύνθεση και πιθανότητες διάνοιξης σήραγγας.
Μηχανικό ενεργειακό ισοζύγιο
Για καθαρή ισχύς πρέπει η θέρμανση σύντηξης και δέσμευση ενέργειας να υπερβαίνουν απώλειες και βοηθητική ισχύς σε καλά ορισμένο όριο συστήματος.
Κέρδος πλάσματος, κέρδος στόχου και ηλεκτρικό κέρδος εγκαταστάσεων είναι διαφορετικά μετρήσεις και δεν πρέπει να ταυτίζονται.
Λυμένο παράδειγμα
D–T
²H+³H αντίδραση.
Λύση
⁴He+n+17,6 MeV.
Εμπόδιο
Γιατί βοηθά το διάνοιξη σήραγγας;
Λύση
Δίνει πεπερασμένη πιθανότητα προσέγγισης χωρίς κλασική υπέρβαση όλου του Φράγμα Coulomb.
Δεσμευτικό
Γιατί απελευθερώνει ενέργεια;
Λύση
Προϊόντα έχουν μικρότερη συνολική μάζα ανάπαυσης.