Kernfusie is een proces waarbij twee of meer atoomkernen worden samengevoegd tot één of meer verschillende atoomkernen en vaak, maar niet altijd, tot enkele subatomaire deeltjes. Het is een exotherme reactie waarbij uit relatief kleine hoeveelheden materie zeer grote hoeveelheden energie kunnen vrijkomen. Het proces komt van nature voor in sterren en ook in thermonucleaire wapens.
Bij kernfusie worden twee atoomkernen met een lagere massa dan ijzer (Fe) samengesmolten tot één zwaardere kern. Het proces staat bekend als “fusie” omdat de resulterende kern een grotere massa heeft dan elk van de oorspronkelijke kernen afzonderlijk. Deze grotere massa creëert een netto-energie die kan worden gebruikt om kernreactoren aan te drijven en elektriciteit op te wekken.
Het proces van de werking van kernfusie wordt gewoonlijk beschreven in termen van de vier betrokken stappen:
1) Compressie: Om kernfusie te laten plaatsvinden, moeten de kernen dicht genoeg bij elkaar worden gebracht om te kunnen fuseren. Dit vereist een enorme druk, gewoonlijk enkele honderden miljoenen atmosfeer.
2) Verhitting: Eenmaal samengeperst moeten de kernen ook worden verhit tot temperaturen van tientallen tot honderden miljoenen graden Celsius. Hierdoor gaan de kernen sneller bewegen en breken ze gemakkelijker uit elkaar.
3) Fusie: Het fusieproces begint wanneer botsen de kernen, waarbij enorme hoeveelheden energie vrijkomen. Daarbij ontstaan ook nieuwe deeltjes, zoals neutronen en protonen.
4) Insluiting: De vierde stap is het indammen van de fusiereactie, zodat deze zich niet buiten de grenzen van de reactorkamer verspreidt. Dit gebeurt met behulp van krachtige magnetische velden, die worden gecreëerd met behulp van supergeleidende magneten.
Naast het aandrijven van kernreactoren kan kernfusie ook worden gebruikt om tritium en andere isotopen te produceren die kunnen worden gebruikt bij medische beeldvorming en radiotherapie. Kernfusie is nog geen praktische energiebron voor menselijk gebruik op aarde, maar veel landen onderzoeken momenteel hoe zij commerciële kernfusiereactoren voor toekomstig gebruik kunnen ontwikkelen. Onderzoek naar de beste manier om de fusiereactie blijft beheersen en controleren, alsmede hoe de kosten van energieproductie uit kernfusie kunnen worden verlaagd.
Samengevat is kernfusie een proces waarbij twee of meer atoomkernen worden gecombineerd tot een of meer afzonderlijke atoomkernen en vaak afzonderlijke subatomaire deeltjes. Het proces omvat vier stappen: compressie, verhitting, fusie en insluiting. Kernfusie kan worden gebruikt om energie te produceren voor menselijk gebruik op aarde, maar er is veel onderzoek nodig om dit mogelijk te maken. Het kan ook worden gebruikt om tritium en andere isotopen te maken die kunnen worden gebruikt bij medische beeldvorming en radiotherapie. Uiteindelijk belooft kernfusie een overvloedige schone energiebron met weinig veiligheidsrisico’s als het commercieel haalbaar kan worden gemaakt.
Kernfusie is een opwindend onderzoeks- en ontwikkelingsgebied, met het potentieel om een revolutie teweeg te brengen in de manier waarop wij energie produceren. Indien succesvol, zou het uiteindelijk een veilige en betaalbare bron van schone energie kunnen opleveren die generaties lang in de behoeften van de wereld kan voorzien.
