Термоядреният синтез (също така се употребява ядрен синтез) е вид ядрена реакция, при която две или повече атомни ядра се сливат, образувайки по-тежко ядро. Реакцията се съпровожда с освобождаване или поглъщане на енергия, в зависимост от масите на участващите ядра. Най-често под термоядрен синтез се разбира синтез с участието на леки ядра, при което се отделя енергия.
Физика на процеса
Сливането на две ядра с маса, по-ниска от тази на желязото, е съпроводено с отделянето на енергия, докато сливането на ядра, по-тежки от желязото, е свързано с поглъщането на енергия, обратно на противоположния процес – ядрен разпад. В най-елементарния случай на водородно сливане, два протона трябва да са достатъчно близо, за да се превърне всеки от протоните в неутрон, образувайки деутерий. В по-сложния случай при сливане на тежки йони механизмът на реакцията е различен, но резултатът е същият – получава се по-голямо ядро от по-малки ядра.
За да се осъществи реакцията на ядрен синтез, двете сливащи се ядра трябва да се доближат толкова близко едно до друго, че да започнат да действуват ядрените сили между нуклоните. На това сближаване се противопоставят силите на електростатично отблъскване между положително заредените ядра. За да се преодолеят тези сили е необходим външен източник на енергия. Най-лесният начин за това е атомите да се загреят, което поражда като страничен ефект отделянето на електроните от орбитите им. В резултат остават „оголени“ ядра. В повечето експерименти ядрата и електроните са във вид на флуид, познат като плазма. Температурата, която е необходима за осигуряване на достатъчна енергия, за да се преодолее отблъскването между ядрата, е функция на пълния заряд.
Ядреният синтез в звездите протича при висока температура и налягане в звездната плазма. Циклите на „горене“ са сложни и разнообразни, като най-значимата практически реакция е сливането на водородни ядра за получаване на хелий, затова и търсенето на начин за извършване на контролируем термоядрен синтез е съсредоточено около следните възможни реакции:
