Hình 1. Phản ứng tổng hợp hạt nhân cho ta năng lượng
H2(deuterium)+H3 (tritium) → H4 (Helium4) + n (neutron)
Phản ứng trên viết lại theo ký hiệu thường dùng :
21D+3 1D+3
1T → 4
2 He (3,5 MeV)+n (14,1 Mev). Vậy nếu thực hiên được phản ứng tổng hợp thì chúng ta thu được năng lượng
Phản ứng trên thông dụng trong nghiên cứu, công nghệ và quân sự. Deuterium và tritium là nguyên tố đồng vị tự nhiên của hydrogen.
Muốn có được tổng hợp hạt nhân phải làm xích gần hai hạt nhân ban đầu đến khoảng ~ 10 - 14 m để vượt qua hàng rào Coulomb. Vậy phải có nhiệt độ rất cao (tương đương hoặc cao hơn nhiệt độ trên mặt trời → khoảng 150.000.000 degrees Cel- sius—10 lần lớn hơn trong các phản ứng H trên mặt trời ).
Ở nhiệt độ cao như vậy (~ hàng nghìn triệu độ) thì hệ biến thành plasma – mọi nguyên tử đều bị ion hóa.Người ta vì thế gọi đây là phản ứng nhiệt hạch.
Vì nhiệt độ rất cao nên không có thành bình nào chịu nổi, người ta phải dùng từ trường để giam
Các nhà vật lý hạt nhân đã tiến đến gần thời điểm có thể chế ngự một năng lượng sạch hầu như vô tận: năng lượng tổng hợp nhiệt hạch (fusion thermonucleaire – tổng hợp hai hạt nhân nguyên tử ) trong một tương lai gần 2030-2035.
Mục tiêu của tổng hợp hạt nhân: giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu và bảo đảm tương lai năng lượng cho nhân loại bền vững đấy đủ trong nhiều triệu năm.
giữ plasma. Phản ứng nhiệt hạch là cơ sở để chế tạo bom khinh khí 1 (November 1952, Ivy Mike hydrogen bomb test) và đồng thời cũng là cơ sở để xây dựng lò phản ứng nhiệt hạch. Tổng hợp hạt nhân giải phóng 17,59 MeV (xem hình 1), năng lượng nhiều triệu lần lớn hơn năng lương cung cấp bởi các phản ứng sử dụng carbon. Nhiên liệu cho tổng hợp hạt nhân (đồng vị H) chứa trong nước các đại dương vì thế xem như vô tận. Tổng hợp hạt nhân cho nhiều năng lượng hơn phân hạch hạt nhân và các phản ứng hóa học.
Hình 2. Tổng hợp hạt nhân cung cấp nhiều năng lượng hơn tất cả
Sau đây là một số lò phản ứng nhiệt hạch phân bố trên thế giới.