المقصود بالاندماج النووي انه تفاعل تدمج فيه نواتين ذريتين أو أكثر لتشكل نواة ذرية مختلفة وجسيمات دون ذرية (نيوترونات أو بروتونات) علاوة علي الانشطار النووي، تعتبر تلك واحدة من أهم أنواع التفاعلات النووية، وتكون الطاقة الناتجة من الاندماج النووي أكثر بكثير من الطاقة التي تنتج من خلال الانشطار النووي.
فائدة الاندماج النووي
الاندماج له دور كبير في العالم وفي الكون، حيث يطلق خلال ذلك الاندماج في الشمس والنجوم كميات كبيرة من الطاقة التي تظهر على هيئة حرارة وإشعاع مثلما يحدث في الشمس، فتعطينا الحرارة والنور والحياة.
فائدة الاندماج النووي انه يطلق كميات كبيرة من الطاقة أكبر بكثير مما يصدره الانشطار. وعلاوة علي هذا، فإن المحيطات يوجد بها كميات طبيعية كبيرة من الهيدروجين الثقيل (الديوتيريوم) اللازمة للتفاعل ففي حالة ان الإنسان نجح بترويض هذه الطاقة لتغذية الكوكب بالطاقة للآلاف السنين، أيضًا أن المواد التي تنبعث عن الاندماج (بالاخص الهيليوم 4)، لا تعد مواد مشعة تضر الحياة.
طريقة الاندماج النووي
تفاعل الاندماج النووي يحدث اذا تداخلت نواتان ذريتان، وليتم هذا التداخل، يجب تخطى النواتان للتنافر الذي يحدث بين شحنتيهما الموجبتين (تسمي بالـحاجز الكولومبي). حيث إذا لم تتطابق قواعد الميكانيكا الكلاسيكية وحدها، حينها احتمال الحصول على اندماج الأنوية يكون منخفض للغاية، وهذا يرجع للطاقة الحركية العالية جدا الضرورية لكي تتخطي النواتان الحاجز المذكور.
وعند اندماج أنوية صغيرة، ينتج عن هذا نواة غير مستقرة يطلق عليها نواة مركبة، ولكي ترجع هذه النواة لحالة الاستقرار، تفقد جسيم أو أكثر (فوتون، نيوترون، بروتون، طبقا للتفاعل)، وتنطلق الطاقة الزائدة بين النواة والجسيمات المطلقة علي هيئة طاقة حركيّة.
الاندماج النووي في النجوم
تعد عملية الاندماج النووي في النجوم هي أهم عملية اندماجية نووية في الطبيعة، وتنتج الطاقة الأساسية في الشمس من اندماج غاز الهيدروجين لكي يكون الهيليوم والذي يحدث في درجة حرارة نواة الشمس التي تقدر بحوالي 14 مليون كلفن. فتصير النتيجة النهائية هي اندماج أربع بروتونات مكونة جسيم ألفا - مع إطلاق بوزيترونات- و نيوترينوات وهما يحولان البروتونين لنيوترونين وطاقة. وتحدث بعض التفاعلات الأخرى تبعا لكتلة النجم. ففي النجوم الكبيرة كالشمس تسيطر سلسلة التفاعلات (بروتون-بروتون). أما اذا كانت النجوم أثقل من كتلة الشمس فسلسلة (كربون-نيتروجين-أوكسجين) لها دور أهم.
طريقة الاندماج المتحكم فيه
توجد بعض الطرق التي من خلالها يمكن احتجاز محيط التفاعل لإجراء تفاعلات الاندماج النووية، وتتم التجارب عبر الاحتجاز المغناطيسي للبلازما داخل جهاز مفرغ من الهواء والقيام برفع درجة حرارة البلازما لعشرات الملايين درجة مئوية. ولكن فكرة احتجاز البلازما تحت هذه الحرارة العالية صعبة جدا، وهذا بسبب انها تحمل شحنة كهربائية موجبة تجعلهم في حالة تنافر عن بعضهم البعض. فبمجرد ان يبدأ التفاعل يبدأ لمدة ثوان ثم يتنافروا ويتوقف التفاعل.
بلازما الاندماج
** عند وصول الحرارة للدرجة التي يحدث فيها الاندماج، تكون المادة علي شكل بلازما. وهي عبارة عن حالة خاصة للمادة الأولية، تكون فيها الذرات أو الجزيئات في شكل غاز أيوني.
** و تحت درجات الحرارة العالية يقتلع إلكترون أو أكثر من السحابة الإلكترونية التي تحيط كل نواة، وهذا ينتج عنه أيونات موجبة وإلكترونات طليقة.
** وتنتج بعض الاصطدامات بسبب التحرك الكبير للأيونات والإلكترونات داخل بلازما حرارية، بين الجسيمات التي شحنتها موجبة. ولكي تصبح هذه الاصطدامات قوية بما يكفي لإنشاء تفاعل اندماجي، تتدخل 3 عوامل:
- الحرارة T
- الكثافة N
- زمن الاحتجاز τ.