Dalam
fisika, fusi nuklir (reaksi termonuklir) adalah sebuah proses saat dua
inti atombergabung, membentuk inti atom yang lebih besar dan melepaskan
energi. Fusi nuklir adalah sumber energi yang menyebabkan
bintang bersinar, dan Bom Hidrogen meledak.
Senjata nukliradalah senjata yang menggunakan prinsip reaksi fisi nuklir dan fusi nuklir.
Proses ini membutuhkan energi yang besar untuk menggabungkan inti nuklir, bahkan elemen yang paling ringan,
hidrogen. Tetapi fusi inti atom yang ringan, yang membentuk inti atom yang lebih berat dan
neutron bebas, akan menghasilkan energi yang lebih besar lagi dari energi yang dibutuhkan untuk menggabungkan mereka -- sebuah
reaksi eksotermik yang dapat menciptakan reaksi yang terjadi sendirinya.
Rantai-rantai reaksi di dalam astrofisika
Proses fusi paling penting di alam adalah yang terjadi di dalam bintang. Meskipun tidak melibatkan reaksi kimia, tetapi seringkali fusi termonuklir di dalam bintang disebut sebagai proses "pembakaran". Pada pembakaran hidrogen, bahan bakar netto-nya adalah empat
proton, dengan hasil netto satu
partikel alpha, pelepasan dua
positron dan dua
neutrino (yang mengubah dua proton menjadi dua netron), dan energi. Ada dua jenis pembakaran hidrogen, yaitu
rantai proton-proton dan
siklus CNO yang keberlangsungannya bergantung pada massa bintang. Untuk bintang-bintang seukuran
Matahari atau lebih kecil, reaksi rantai proton-proton mendominasi, sementara untuk bintang bermassa lebih besar siklus CNO yang mendominasi. Reaksi pembakaran lain seperti pembakaran helium dan karbon juga terjadi bergantung terutama pada tahapan evolusi bintang.
Reaksi-reaksi yang dapat terjadi di Bumi
Beberapa contoh reaksi fusi nuklir yang dapat dilangsungkan di permukaan Bumi adalah sebagai berikut:
(1) | D | + | T | → | | 4He | (3.5 MeV) | + | | n | (14.1 MeV) | |
(2i) | D | + | D | → | | T | (1.01 MeV) | + | | p | (3.02 MeV) | | | | | 50% |
(2ii) | | | | → | | 3He | (0.82 MeV) | + | | n | (2.45 MeV) | | | | | 50% |
(3) | D | + | 3He | → | | 4He | (3.6 MeV) | + | | p | (14.7 MeV) |
(4) | T | + | T | → | | 4He | | + | 2 | n | + 11.3 MeV |
(5) | 3He | + | 3He | → | | 4He | | + | 2 | p | + 12.9 MeV |
(6i) | 3He | + | T | → | | 4He | | + | | p | | + | n | + 12.1 MeV | | 51% |
(6ii) | | | | → | | 4He | (4.8 MeV) | + | | D | (9.5 MeV) | | | | | 43% |
(6iii) | | | | → | | 4He | (0.5 MeV) | + | | n | (1.9 MeV) | + | p | (11.9 MeV) | | 6% |
(7) | D | + | 6Li | → | 2 | 4He | + 22.4 MeV |
(8) | p | + | 6Li | → | | 4He | (1.7 MeV) | + | | 3He | (2.3 MeV) |
(9) | 3He | + | 6Li | → | 2 | 4He | | + | | p | + 16.9 MeV |
(10) | p | + | 11B | → | 3 | 4He | + 8.7 MeV |
(11) | p | + | 7Li | → | 2 | 4He | + 17.3 MeV |
Sebagai tambahan/ pendukung kepada reaksi fusi utama (yang diinginkan), beberapa reaksi fusi berikut yang mana diikutsertakan/ disebabkan oleh
neutron dan
deuterium adalah penting. Dimana reaksi ini menghasilkan
tritium dan lebih banyak neutron, dalam bomb nuklir dan reaktor nuklir:
(12) | n | + | 6Li | → | | 4He | | + | | T | + 4.7 MeV | |
(13) | n | + | 7Li | → | | 4He | | + | | T | + n - 2.47 MeV | |
(14) | n | + | 9Be | → | | 8Be | | + | | 2n | - 1.67 MeV | |
(15) | D | + | 9Be | → | | 8Be | | + | | T | + 4.53 MeV | |
(energi yang diserap jauh terlalu kecil, neutron-neutron tetap bergerak pada level energi yang tinggi)