O cálculo para determinar a mistura de combustível ideal (ou seja, isótopos de hidrogênio) para a fusão nuclear que pode produzir a produção máxima de energia é baseado em uma combinação de princípios físicos e dados empíricos:

1. Seleção de Isótopos:
- Os combustíveis mais comuns utilizados nas reações de fusão nuclear são os isótopos de hidrogênio, especificamente o deutério (D) e o trítio (T).
- O deutério é relativamente abundante, encontrado em fontes naturais de água. O trítio, por outro lado, é escasso, mas pode ser produzido por vários métodos, como a ativação de nêutrons.

2. Reação de Fusão:
- A reação de fusão primária envolve a combinação de dois núcleos:um núcleo de deutério e um núcleo de trítio. Este processo resulta na liberação de um núcleo de hélio e um nêutron, juntamente com uma quantidade significativa de energia na forma de raios gama.

3. Taxas de reação e seções transversais:
- Numa reação de fusão, a probabilidade de dois núcleos se fundirem é representada pela seção transversal de fusão (σ). Este parâmetro depende das velocidades relativas e da energia dos núcleos envolvidos.
- A seção transversal de fusão é função da temperatura e densidade do combustível. Em temperaturas mais altas, os núcleos têm velocidades mais altas, levando a um aumento na probabilidade de fusão.

4. Razão ideal de isótopos:
- Para determinar a proporção mais adequada de deutério e trítio, é crucial considerar as respetivas secções transversais e a taxa de reação global.
- Dados determinados experimentalmente indicam que uma mistura de DT com aproximadamente 50% de deutério e 50% de trítio produz uma seção transversal relativamente maior e, portanto, uma taxa de reação de fusão mais alta em comparação com outras proporções de DT. Esta composição específica permite a geração de mais energia e permite que as reações de fusão ocorram em temperaturas mais baixas em comparação com os combustíveis de deutério puro ou trítio puro.

5. Saída de potência de fusão:
- A produção de energia das reações de fusão nuclear é influenciada por vários parâmetros, incluindo a taxa da reação de fusão, a energia libertada por reação e a massa total do combustível.
- Ao otimizar a mistura de combustível e as condições de operação (temperatura e densidade), é possível maximizar a potência de fusão, garantindo ao mesmo tempo um consumo eficiente de combustível e um processo de reação sustentável.

É importante notar que, embora a mistura 50%-50% DT seja geralmente considerada a composição ideal do combustível, pesquisas em andamento podem descobrir combinações alternativas de combustíveis ou métodos avançados de fusão que poderiam melhorar ainda mais as taxas de reação e a produção de energia.