Elementu arinek fusioan energia askatzen dute. Adibideen artean, nukleoak eratzeko batzen diren nukleoi askeena dugu: protoi aske bat eta neutroi aske bat batuz, 2H deuterioa osatzen denean, 2,23 MeV-eko energia askatzen da. Sarriagotan, batzen diren bi nukleoak kargadunak izan ohi dira; eta indar nuklearraz bestera Coulomben indarra irismen handikoa denez, Coulomben indarrari dagokion potentzial-langa gainditzeko adina energia izan behar dute. Behin potentzial-langa gainditu eta bat egiteko bezainbeste gerturatu ondoren, fusioan askaturiko energia nukleoen energia zinetiko osoa baino askoz handiagoa izango da.

Fusio-erreakzioak oinarri ditugu izarren "errekuntza-prozesuetan". Erreakzio horiek erreakzio edo desintegrazioen zikloetan gauzatzen dira; lehen adibidea protoiaren zikloa da:

p + p  → 2H + e+ + υ               0,4 MeV-eko energia askatzen da.

2H + p  →3He + γ                   5,5 MeV-eko energia askatzen da.

3He + 3He → 4He + 2 p + γ    13,0 MeV-eko energia askatzen da.

Izarren barne-tenperatura altua denez, talka egiten duten nukleoei hiru erreakzio horietako Coulomben aldarapena gainditzeko adina energia eman dakieke. Ziklo horren efektu garbia hauxe da: lau protoi α partikula bat bilakatzen dira, eta fotoien eta neutrino baten bidez energia igorri. Neutrinoari emandako energia galtzen den arren, fotoiek barnealdea berotzen segitzen dute. Horixe da, hain zuzen ere, denboraren joanean Eguzkitik, gure izarretik, Lurrera heltzen zaigun energiaren iturria.

Fusio nuklear kontrolatua

Eguzkiari Lurreko energia sortzeko ahalmena ematen dioten prozesuak kontrolatzea asmo zaharra da. Deuterioa, 2H nukleoa duen hidrogeno-atomoa, itsas uretan ugaria da, eta fusio-erreakziorako erregaiaz horni gintzake; bestalde, badirudi hondakin erradioaktiboen arazoa ez dela fusio nuklearrean fisioan bezain larria. Baina fusio-erreakzioak kontrolatzeko teknologia menderakaitza dela frogatu da. Funtsean, nukleoen multzo bat berotuz lor litezke fusioa sortzeko bezain energia handiak; baina hala egiteko behar diren tenperaturak eskala nuklearreko energiei dagozkie, eta ez eskala atomikoko energiei. Energia hori 109 K inguruko tenperaturari dagokio, ohiko edukiontzi batek jasan lezakeena baino tenperatura askoz altuagoari. Izan ere, halako tenperaturetan atomoek elektroiak galtzen dituzte, eta materia plasma izeneko gas ionizatu bilakatzen da, elektroiz eta nukleoz osatua. Nahiz eta 108 K-eko Maxwellen banaketa batean erreakzioak sortzeko behar adinako abiadura handia duten partikulak dauden, tenperatura hori ere altuegia da ohiko tratamendu baterako.

Saiaturiko erreakzioen artean, D-T erreakzioa deritzonak du etorkizun onena. Deuterioa (D) 2H nukleidoa da, eta tritoia (T), 3H nukleidoa (tritoi-nukleoa duen atomoa tritioa da). D-T fusio-erreakzioa hau da:

D + T → 4He + n,      17,6 MeV-eko energia askatzen da;

Interesa izan dezakeen bigarren erreakzioa D-D erreakzioa dugu:

D + D → 3He + n,      4 MeV-eko energia askatzen da;

D-T erreakzioak energia gehiago sortzeaz gainera, talka egiten duten partikulen energiak 100 keV ingurukoak direnean, D-T erreakzioaren sekzio eragilea D-D erreakzioarena baino ia hamar aldiz handiagoa da. Tritioa oso erradioaktiboa da, eta beste erreakzio nuklear batzuetan sortu behar da; baina D-T erreakzioaren ezaugarri positiboek nabarmenki gainditzen dituzte tritioaren ezaugarri negatibo horiek. D-D erreakzioa menderatzerik balego, aldiz, energia-iturri ia-ia mugagabea izango genuke, ureko deuterioa ugaria baita.

Plasma beroa sortu eta gorde behar izateak dakarren arazoari erantzuna ematerik balego, fusio-erreakzioa automantendua edo autoelikatua izango litzateke: sorturiko neutroien energia zinetikoa plasmaren tenperatura handiak iraunarazteko behar adinakoa da, nahiz eta energia zinetiko horren frakzio handi bat energia-sorrerarako erabiltzen den. Plasma beroaren konfinamenduaren arazoari bi ikuspegitik heldu zaio. Lehena konfinamendu inertziala dugu, non laser-sortek edo ioi-sortek nukleo fusionagarriak dauzkan materialeko kapsulak konprimitzen dituzten, behar diren tenperatura eta dentsitateak lortu arte.

Konfinamendu inertzialaren bidezko fusioaren diagrama

Eskema horretan ez dago plasma denbora-tarte handietan konfinaturik eduki beharrik; sortak pultsutan jaurtitzen dira, eta pultsu bakoitzarekin kapsulak ordezkatzen dira. Metodo horren zailtasun nagusiek zerikusia dute sorta energia-hornitzaileek kapsulak jotzean kapsula horiek nola jokatuko duten ulertzearekin, sorten bideratzearekin eta, halaber, kapsulen osaketarekin eta haien maneiatzearekin.

Bigarren eskema konfinamendu magnetikoa dugu, non uhin elektromagnetikoen xurgapenaren bidez plasmari energia termiko gehigarria ematen zaion eta indar magnetikoen bidez plasmaren konfinamendua gauzatzen den. Konfinamenduak denboraldi luzeetan iraun dezake. Metodo horretan, honako zailtasuna azaltzen zaigu: eremu magnetikoek ez dute eragiten partikula kargadunek eremu-lerroen norabidean duten higidura-osagaiaren gainean eta, horrela, plasmak norabide batean edo bestean "isurtzera" jotzen du. Arazo hori ekiditeko, eremu magnetikoen konfigurazio konplexuak erabili behar dira. Eremu-konfigurazioetako batek ispilu magnetikoak erabiltzen ditu, Lurraren Van Allenen gerrikoek dauzkatenak bezalakoak. Tokamak izeneko gailua bolumen finitu batean mugaturiko eremu magnetikoen bidez plasmari heltzeko diseinaturik dago.

JETeko tokamakaren eskema (iturria: EVE-EEEren Energiaren Hiztegi Entziklopedikoa)

1990eko hamarkadaren hasierako urteetan, tokamak handiak erreakzio automantendua lortzear egon ziren. Konfinamendu inertzialaren nahiz konfinamendu magnetikoaren eskemek etorkizuna duten arren, oraindik urruti gaude fusioaz teknologia komertziala egitetik. Hala ere, Caradachen (Frantzia), nazioarteko diru-laguntzaz, ITER proiektuaren barne eraikitzen ari diren konfinamendu magnetikoko ikerketako fusio-erreaktorea gai izango omen da egun dauden oztopoak gainditzeko eta erabakitzeko ikuspegi komertzialetik zentral elektriko gisa jokatzeko gai izango ote diren.