La fusión nuclear es una reacción en la que se unen dos núcleos ligeros para formar uno más pesado. Este proceso desprende energía porque el peso del núcleo pesado es menor que la suma de los pesos de los núcleos más ligeros. Este defecto de masa se transforma en energía según la famosa fórmula E=mc² , aunque el defecto de masa es muy pequeño, se ha de tener en cuenta que es una energía muy concentrada, en un gramo de materia hay 10²⁶ átomos, con lo cual poca cantidad de combustible da mucha energía.

No todas las reacciones de fusión producen la misma energía, depende de que núcleos que se unen y de lo productos de la reacción. La reacción más fácil de conseguir el la del deuterio (isótopo del hidrógeno con un neutrón) y tritio (isótopo del hidrógeno con dos neutrones) para formar helio y un neutrón, liberando una energía de 17,6 MeV.

Es una fuente de energía prácticamente inagotable, ya que el deuterio se encuentra en el agua de mar y el tritio es fácil de producir a partir del neutrón que escapa de la reacción.

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Esta reacción que se ha descrito antes es la más fácil de conseguir, pero no quiere decir que sea sencillo lograr energía de las reacciones de fusión. Para ello se deben unir los núcleos de dos átomos, el problema radica en que los núcleos de los átomos están cargados positivamente, con lo que al acercarse cada vez se repelen con más fuerza. Una posible solución sería acelerarlos en un acelerador de partículas y hacerlos chocar entre sí pero se gastaría más energía en acelerarlos que la que se obtendría con las reacciones.

Una forma de producir reacciones de fusión de manera que se gane energía es calentando el combustible hasta temperaturas de millones de grados. De esta manera los núcleos adquieren una gran velocidad y energía que hace que los nucleos se acerquen lo suficiente como para fusionarse. Como al estar a tan alta temperatura el combustible se disocia en partículas con cargas positivas y negativas, éste se puede controlar mediante campos magnéticos, ésta es la fusión por confinamiento magnético.

Otra forma de producir reacciones es mediante la compresión de esferas de combustible con haces de láseres o de partículas teniendo así la llamada fusión por confinamiento inercial en la que se obtienen densidades muy elevadas, de manera que los núcleos están muy cercanos entre ellos, y se fusionan dando energía.

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