Fusion betegner i fysik en proces hvor mindre atomkerner forenes til en større atomkerne samt biprodukter (som f.eks. Neutroner). Fusion udløser store mængder energi i form af varme og gammastråling. Fusionsprocesser spiller en afgørende rolle i Universets udvikling og har i nyere tid vundet teknologisk betydning.

\n

\n

Atomkerner består af nukleoner, som er bundet til hinanden af den stærke kernekraft. Bindingsenergien er den energi som skal til for at skille en kernes nukleoner ad, svarende til den energi som frisættes når man samler nukleoner til en kerne. Ifølge Einsteins masse-energi-ækvivalensprincip er en atomkerne derfor lettere end summen af sine bestanddele. Bindingsenergien per nukleon er størst for middelstore kerner. Ved sammensmeltning af små kerner kan man altså øge bindingsenergien per nukleon og frisætte energi.

\n

For at overvinde den elektrostatiske frastødning mellem protonerne i de reagerende kerner skal temperaturen være høj, typisk af størrelsesorden 1 million Kelvin. I stor skala foregår opvarmningen vha. elektromagnetiske felter. Til specielle anvendelser kan sonofusion og fusion udløst af pyroelektriske krystaller vise sig at være en farbar vej. Forsøg på at udvikle kold fusion er indtil videre slået fejl.

\n

\n

Fusionsprocesser i en stjerne begynder, når stjernen stadig er en sky af brint. Et brintatom går sammen med et andet brintatom, hvorved de bliver til helium. Når der ikke er mere brint tilbage, begynder en ny fusion. Her lægges tre heliumatomer sammen til et kulstofatom. I en stor stjerne kan der foregå fusionsprocesser, indtil stjernen til sidst er blevet til jern, hvorefter fusionsprocesserne ophører. En stjerne vil i så fald blive til en hvid dværg.

\n

Når stjerner er mere end halvanden gang så tunge som Solen, kan atomerne i kernen ikke klare presset. Elektronerne bliver presset ind i protonerne og bliver til neutroner. Når dette sker, bliver de yderste dele af stjernen blæst væk. Den er nu en neutronstjerne. Hvis stjerner bliver endnu større, bliver de til sorte huller.

\n

\n

Udover at fusionsprocesser altså ligger til grund for Solens energiomsætning og således er forudsætning for alt liv på Jorden, har teknologi der baserer sig på fusion, såvel civile som militære anvendelser.

\n

Brintbomber udgør forlængst en etableret del af stormagternes våbenarsenal. En brintbombe skal detoneres af en fissionsbaseret bombe, men overgår så til gengæld denne i sprængkraft med en faktor 1.000.

\n

Fusionskraft, dvs. el-produktion som bygger på kontrolleret fusion, er endnu i udviklingsfasen. Lykkes det at overvinde de praktiske vanskeligheder, haves en næsten uudtømmelig energikilde, idet brændslet udgøres af deuterium som kan udvindes af vand, og tritium som kan fremstilles af litium ved beskydning med neutroner. Det væsentligste problem er at opbevare et plasma bestående af deuteriumkerner og tritiumkerner ved en temperatur som er passende høj til at fusionsreaktionen kan forløbe med nettoenergigevinst.

\n

\n

Fusionsenergi er energi udvundet ved fusion, eller \"sammensmeltning\", af lette atomkerner til tungere atomkerner; en proces der foregår i Solen og andre stjerner. På lang sigt håber man at kunne udnytte denne proces her på Jorden, til at producere enorme mængder af energi ud fra råstoffer der let lader sig udvinde i de fornødne mængder fra f.eks. havvand.

\n

\n

Atomkerners \"skæbne\" afgøres af to slags kræfter: På den ene side får den elektromagnetiske kraft de positivt elektrisk ladede protoner til at frastøde hinanden, ganske som ens magnetpoler gør det, mens den stærke kernekraft virker som en slags \"velcro\" på overfladen af både protoner ogneutroner; en slags \"sammenhængskraft\" der ligesom velcro først binder parterne sammen når de bringes meget tæt på hinanden. I stabile isotoper \"overvinder\" den stærke kernekrafts \"velcro\" den elektromagnetiske frastødning mellem protonerne, mens denne frastødning i ustabile, radioaktive kerner formår at \"rive\" dele ud af atomkernen.

\n

For at få to atomkerner til at fusionere, skal de bringes så tæt på hinanden at den stærke kernekrafts \"velcro-effekt\" kan binde dem sammen. Men frastødningskraften virker længe inden kernerne kommer så tæt på hinanden, så derfor er det nødvendigt at varme råmaterialernes atomer op tiltemperaturer omkring 100 millioner grader Celsius og samtidig opretholde en vis tæthed: Under disse betingelser bevæger atomkernerne sig så hurtigt, at de \"strejfer\" hinanden tilstrækkelig tæt at den stærke kernekraft kan \"træde til\" – og gør det ofte nok til at opretholde den høje temperatur og energiproduktion. Man taler her om at Lawson-kriteriet skal opfyldes.

\n

\n

\n

Strålings indvirkning på levende organismers levevilkår.