Nükleer fisyon, füzyonun tersidir, atomları bölme işlemidir. Atomlar ya radyoaktif bozunma (radyoaktivite) ya da bir nükleer zincir reaksiyonu (nükleer bomba) yoluyla bölündüklerinde, çok miktarda enerji ve iyonlaştırıcı radyasyon yayarlar. Nükleer santraller, dünya nüfusunun %11’ine elektrik sağlamak için bu fisyon enerjisini kullanır.
Füzyon, yeni bir şey oluşturmak için iki veya daha fazla atomu bir araya getirme işlemidir. Bu, demirden daha düşük kütleli iki çekirdekle gerçekleştiğinde, süreç önemli miktarda enerji yaratır. Çekirdekleri demirden daha ağır kütlelerle birleştirirken, aslında enerjiye mal olur. İkincisi, yıldızlar için bir ölüm cezasıdır. Bir yıldız çekirdeğinde demiri eritmeye başladığında, süpernovaya dönüşmek üzeredir.
Nükleer füzyon araştırmaları onlarca yıldır devam ediyor. İlerleme yavaş olsa da, son yıllarda birkaç heyecan verici gelişme oldu. Nükleer füzyonu başarmak için neredeyse bir düzine farklı yöntem olsa da, şu anda 2 tasarım öncülük ediyor. Bunlar atalet hapsi füzyonu ve manyetik hapsetme füzyonudur.
Atalet Hapsi Füzyon
Atalet hapsi füzyonunu tanımlamanın günlük konuşma dilindeki bir yolu, lazer füzyonu olarak adlandırılabilir. Düzinelerce dünyanın en güçlü lazerleri hazır hale getirilir, daha sonra daha da güçlendirildikleri sistemde vurulur ve ardından küçücük bir hedefe odaklanır. Hedef genellikle küçük (10 mg) bir döteryum-trityum peletidir. Lazerler o kadar güç, hız ve enerjiyle çarpar ki, peleti sıkıştırır ve geleneksel yollarla kendini kırmaya veya yok etmeye vakti olmadan anında ısınır. Atalet hapsi füzyonu adı buradan gelir; süreç o kadar hızlı gerçekleşir (10-10 ila 10-⁹ saniye içinde) ki, iyonlar kendi ataletiyle yerinde kalır.
Döteryum-trityum peleti belirli bir basınca ve sıcaklığa ulaştığında “ateşleme” gerçekleştirir. Ateşleme, peletin, içeriğin kaynaşmaya başlamasına ve böylece önemli miktarda enerji yaratmasına neden olan bir zincirleme reaksiyon başlattığı sürece verilen addır. Füzyon sağlayan 10 mg’lık bir döteryum pelet, bir varil petrolün tamamını yakmaya eşdeğerdir.
Manyetik Hapsetme Füzyonu
Manyetik hapsetme füzyonu, lazer füzyonundan biraz daha egzotiktir. Füzyon elde etme işlemi, aşırı ısıtılmış plazmayı sıkıştırmak, ısıtmak ve kontrol etmek için inanılmaz derecede güçlü manyetik alanlar kullanır. Plazma, ek plazma ısıtma yöntemlerinin yer aldığı halka şeklindeki bir reaktörde dolaşır. Plazmadan bir elektrik akımı da geçer ve bazı durumlarda mikrodalgalar, nötr ışın enjeksiyonları ve radyofrekans ısıtması da gerçekleşir. Amaç, plazmanın 150 milyon santigrat dereceye ulaşması veya kırılması gereken sıcaklıklarla füzyonu tetiklemek için olabildiğince sıcak olmasını sağlamaktır.