Reação de fusão

A energia disponível por núcleo é dada pela fração de empacotamento P=(M-A)/A, onde M é a massa real do núcleo dada em u.m.a. e A é o número de massa atômica do núcleo. Por convenção, o carbono 12 possui massa atômica exatamente igual a 12 u.m.a, correspondendo a P=0. Os núcleos mais estáveis estão na região compreendida entre o argônio e o criptônio.

Comentário Histórico - Francis William Aston construiu o primeiro espectrômetro de massa eficiente em 1919, baseado num instrumento inventado por Joseph John Thomson em 1912. Aston fez medidas precisas das massas atômicas de quase todos os isótopos que ocorrem naturalmente. Seus estudos mostraram, por volta de 1927, que os núcleos de dimensão média, nas vizinhanças do ferro, são os mais empacotados. Energia seria liberada se esses núcleos fossem produzidos a partir de reações envolvendo núcleos provenientes de um dos dois extremos do gráfico acima. Na realidade, seus estudos já mostravam que a fusão nuclear produziria bem mais energia por unidade de massa do que a fissão.
Reações de fusão - A principal reação de fusão que ocorre no interior do Sol se dá entre dois prótons (núcleos de hidrogênio), liberando energia numa taxa extremamente lenta que não apresenta importância para produção de energia industrial (esta reação resulta em alta geração de energia no Sol devido à enorme quantidade de hidrogênio termicamente isolado existente no seu centro). Para aplicações em fusão, as reações mais importantes envolvem deutério e trício (os isótopos mais pesados do hidrogênio) e o isótopo raro de hélio 3. A reação que ocorre mais facilmente é aquela em que o deutério se funde com o trício produzindo uma partícula alfa (núcleo de hélio 4) e um nêutron, conforme a reação 3 abaixo.

D2 + D2 -> (He3 + 0,82 MeV) + (n1 + 2,45 MeV)
D2 + D2 -> (T3 + 1,01 MeV) + (H1 + 3,03 MeV)
D2 + T3 -> (He4 + 3,52 MeV) + (n + 14,06 MeV)
D2 + He3 -> (He4 + 3,67 MeV) + (H1 + 14,67)
As reações 1 e 2 têm a mesma probabilidade de ocorrer.
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