Fuziunea nucleară este o reacție în care două sau mai multe nuclee atomice mici se fuzionează pentru a forma nuclee mai mari și mai grele cu eliberarea de particule și cantități mari de energie. În reacțiile de fuziune nucleară cele două nuclee reactive se ciocnesc, deoarece ambele sunt încărcate pozitiv, există o forță intensă de respingere între ele, care va fi depășită doar dacă nucleele reactive au energii cinetice foarte mari (aproape de 100 de milioane de grade Celsius). Pe măsură ce energia cinetică necesară crește odată cu încărcătura nucleară (nucleul atomic), reacțiile dintre nucleele cu număr atomic scăzut sunt cele mai ușor de produs.
Energia produsă în Soare, precum și în alte stele, provine din fuziunea nucleilor de hidrogen care formează nuclei de heliu și radiații gamma, care sunt expresia energiei care este eliberată în acest proces. Numărul de nuclee care reacționează în fiecare secundă este enorm și, prin urmare, și energia eliberată, de unde luminozitatea irepresionabilă și energia cu care ne-a adăpostit întotdeauna. Fuziunea nucleară este mecanismul care explică și originea tuturor diferitelor elemente din univers, se presupune că imediat după explozie (Big Bang), s-a format hidrogen, iar când s-au unit nucleele mici, s-au format nuclee grele care au dat naștere la marea diversitate de materiale pe care o cunoaștem acum.
Condițiile extreme de presiune și temperatura foarte ridicată pentru producerea reacțiilor de fuziune nucleară (reacții termonucleare) au fost obstacolul cu care s-au confruntat laboratoarele din întreaga lume. La temperaturi ridicate, toți sau majoritatea atomilor ar fi eliminați din electroni. Această stare a materiei este un amestec gazos de ioni pozitivi și electroni, cunoscut sub numele de plasmă. Conținerea acestei plasme este o sarcină formidabilă.
Până acum, fuziunea nucleară a găsit o aplicație doar în funcțiile militare: bomba cu hidrogen sau bomba termonucleară; folosește atomi de hidrogen sau izotopii lor grei, deuteriu și tritiu. Pentru ca fuziunea acestor atomi să aibă loc, este necesar să se atingă o temperatură de o asemenea amploare încât să poată fi realizată folosind doar ca detonator o mică bombă de fisiune cu uraniu sau plutoniu.
Trebuie remarcat faptul că fuziunea nucleilor de hidrogen produce de aproximativ 4 ori mai multă energie decât fisiunea uraniului. Prin urmare, atunci când energia de fuziune nucleară este controlată (unii spun la mijlocul acestui secol), reactoarele nucleare care o utilizează vor uita de cele actuale care se bazează pe procesele de fisiune nucleară. Dacă energia de fuziune devine practicabilă, ar oferi următoarele avantaje: 1) combustibilul este ieftin și aproape inepuizabil, deuteriu din oceane; 2) imposibilitatea unui accident în reactor, dacă o mașină de fuziune încetează să funcționeze, aceasta se va opri complet și imediat, fără pericol de topire și 3) Este o sursă curată de energie, deoarece procesul generează puține deșeuri radioactive și este mai ușor de manipulat.
