核融合反応
次の、軽水素(陽子、p)どうしが直接反応する水素核融合を、陽子-陽子連鎖反応、p-pチェインなどと呼ぶ。一般に宇宙分野での核融合とはこの反応を指すことが多く、太陽の中心核で主に起こっている核融合反応である。4つの水素原子から1つのヘリウム4が生成される反応では以下の過程を経る。
p + p ⟶ 1 2 H + e + + ν e {\displaystyle {\ce {p{}+p->_{1}^{2}H{}+{\mathit {e+}}{}+\nu _{e}}}} 2つの陽子が融合して、重水素となり陽電子とニュートリノが放出される。
H 1 2 + p ⟶ 2 3 He + γ {\displaystyle {\ce {^{2}_{1}H{}+{\mathit {p}}->_{2}^{3}He{}+\gamma }}} 重水素と陽子が融合してヘリウム3が生成され、ガンマ線としてエネルギーが放出される
He 2 3 + 2 3 He ⟶ 2 4 He + p + p {\displaystyle {\ce {^{3}_{2}He{}+_{2}^{3}He->_{2}^{4}He{}+{\mathit {p}}{}+{\mathit {p}}}}} ヘリウム3とヘリウム3が融合してヘリウム4が生成され、陽子が放出される。
D + D ⟶ T + p {\displaystyle {\ce {D + D -> T + p}}}
D + D ⟶ He 3 + n {\displaystyle {\ce {D + D -> ^3He + n}}}
収縮しつつある原始星の中心温度が約250万 Kを超えると、初めて核融合が起こる。最初に起こるのは、比較的起こりやすい、2つの重水素(D) が反応する重水素核融合(工学ではD-D反応と呼ぶことも多い)である。重水素核融合を起こした天体を褐色矮星と呼ぶ。
中心の温度が約1000万Kを超えると(ちなみに太陽の中心は1500万K)、以下に述べるような水素核融合を起こし、恒星と呼ばれる。