De berekening voor het bepalen van het ideale brandstofmengsel (dat wil zeggen isotopen van waterstof) voor kernfusie dat een maximale energieopbrengst kan opleveren, is gebaseerd op een combinatie van fysische principes en empirische gegevens:

1. Selectie van isotopen:

- De meest gebruikte brandstoffen bij kernfusiereacties zijn isotopen van waterstof, met name deuterium (D) en tritium (T).

- Deuterium is relatief overvloedig aanwezig in natuurlijke waterbronnen. Tritium daarentegen is schaars, maar kan op verschillende manieren worden geproduceerd, zoals door neutronenactivering.

2. Fusiereactie:

- De primaire fusiereactie omvat de combinatie van twee kernen:één deuterium- en één tritiumkern. Dit proces resulteert in het vrijkomen van een heliumkern en een neutron, samen met een aanzienlijke hoeveelheid energie in de vorm van gammastraling.

3. Reactiesnelheden en dwarsdoorsneden:

- Bij een fusiereactie wordt de waarschijnlijkheid van het samensmelten van twee kernen weergegeven door de fusiedwarsdoorsnede (σ). Deze parameter hangt af van de relatieve snelheden en energie van de betrokken kernen.

- De smeltdwarsdoorsnede is een functie van de brandstoftemperatuur en -dichtheid. Bij hogere temperaturen hebben kernen hogere snelheden, wat leidt tot een grotere kans op fusie.

4. Optimale isotopenverhouding:

- Om het meest geschikte aandeel deuterium en tritium te bepalen, is het van cruciaal belang om rekening te houden met hun respectievelijke doorsneden en de totale reactiesnelheid.

- Experimenteel bepaalde gegevens geven aan dat een D-T-mengsel met ongeveer 50% deuterium en 50% tritium een ​​relatief hogere doorsnede oplevert en dus een hogere fusiereactiesnelheid vergeleken met andere D-T-verhoudingen. Deze specifieke samenstelling maakt de opwekking van meer energie mogelijk en maakt het mogelijk dat fusiereacties plaatsvinden bij lagere temperaturen vergeleken met zuivere deuterium- of zuivere tritiumbrandstoffen.

5. Fusion-vermogen:

- De energieopbrengst van kernfusiereacties wordt beïnvloed door verschillende parameters, waaronder de snelheid van de fusiereactie, de energie die vrijkomt per reactie en de totale brandstofmassa.

- Door het brandstofmengsel en de bedrijfsomstandigheden (temperatuur en dichtheid) te optimaliseren, is het mogelijk de output van het fusievermogen te maximaliseren en tegelijkertijd een efficiënt brandstofverbruik en een duurzaam reactieproces te garanderen.

Het is belangrijk op te merken dat hoewel het 50%-50% D-T-mengsel over het algemeen als de optimale brandstofsamenstelling wordt beschouwd, lopend onderzoek alternatieve brandstofcombinaties of geavanceerde fusiemethoden kan aan het licht brengen die de reactiesnelheden en de energieopbrengst verder kunnen verbeteren.