在了解核聚变之前，我们可以先来看看下面这幅图。这幅图展示的是原子的结合能随原子序数的变化。可以看出，当原子序数比较小的时候，结合能的变化很大。因此我们可以依靠轻核聚合引起的结合能的变化来获得能量，这就是轻核的聚变，简称核聚变。
图1. 结合能随原子序数的变化
核聚变和核裂变的比较
核聚变和核裂变相比，最大的好处是核聚变释放的能量要更高，而且由于核聚变的燃料是氘，氘可以在海水中提取（即重水，重水在海水中的比例约为1/6700），所以核聚变的燃料可以说是取之不尽用之不竭，而核裂变则会面临铀资源枯竭的危机。
另外，和核裂变相比，核聚变基本没有放射性的危害。尽管氚有放射性，但它仅仅是中间产物。因此，可控核聚变比从裂变中汲取能源更加安全、高效和清洁，并且可持续。这就是为什么世界各个大国要争相研究可控核聚变的原因。
图2. 核聚变的原理示意图
太阳上的核聚变
恒星自身会发光发热，释放出巨大的能量，靠的就是自身的核聚变。以太阳为例，它的内部主要包含了两个反应：碳循环和质子-质子循环。这两个循环最终的结果都是四个质子聚变，释放出26.7MeV的能量，这个能量比核裂变要大八倍，比化学能要大一亿倍左右。
虽然能量巨大，但是太阳上的核聚变进行的是非常缓慢的，缓慢到可以保证太阳的质量在今后几百亿年内不会有显著的变化。
既然这样，我们能否在地球上建造一个小太阳，进行核聚变，为人类提供巨大的能量呢？这其实就是可控核聚变所研究的课题。
图3. 太阳上的核聚变
氢弹
氢弹的原理是核聚变，但它是不可控的。由于发生聚变反应需要极高的温度，因此氢弹的爆炸必须用裂变方式来点火。因此，我们也可以将氢弹看做是聚变和裂变的一个混合体。因为是非可控的，氢弹目前为止也只能是作为一种武器存在。
图4. 氢弹爆炸
可控核聚变
太阳的聚变燃料是通过太阳巨大的质量所产生的强大引力聚集在一起的。在地球上无法通过这一点控制核聚变，因此我们必须想一些其它办法来控制核聚变，约束核聚变的燃料。目前已经提出的核聚变的约束方式有激光惯性约束、电子束、重离子束的惯性约束，磁约束等等。
磁约束的装置有很多种，最著名的就是我们经常听到的托卡马克装置。关于托卡马克的内容过于专业，我们在此就不再深入了。
图5. 托卡马克装置
核聚变（nuclear fusion），又称核融合、融合反应、聚变反应或热核反应[1]。
核是指由质量小的原子，主要是指氘，在一定条件下（如超高温和高压），只有在极高的温度和压力下才能让核外电子摆脱原子核的束缚，让两个原子核能够互相吸引而碰撞到一起，发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核（如氦），中子虽然质量比较大，但是由于中子不带电，因此也能够在这个碰撞过程中逃离原子核的束缚而释放出来，大量电子和中子的释放所表现出来的就是巨大的能量释放。这是一种核反应的形式。原子核中蕴藏巨大的能量，原子核的变化（从一种原子核变化为另外一种原子核）往往伴随着能量的释放。核聚变是核裂变相反的核反应形式。科学家正在努力研究可控核聚变，核聚变可能成为未来的能量来源。
核聚变燃料可来源于海水和一些轻核，所以核聚变燃料是无穷无尽的。 人类已经可以实现不受控制的核聚变，如氢弹的爆炸。但是要想能量可被人类有效利用，必须能够合理的控制核聚变的速度和规模，实现持续、平稳的能量输出。科学家正努力研究如何控制核聚变。
最简单的核聚变装置如下：先电解水生成氢气和氧气。再把氢气低温压缩成固态氢，置于厚重的水泥封装中。水泥封装内有动力水，冷却水系统。根据四个氢核聚变一个氦核放热原理，需要陶瓷减速棒。可利用核裂变反应在中心点火。最后核聚变会一直进行，根据热胀冷缩原理核燃料体积会减少，加入融化的减速棒即可。动力水要连接蒸汽轮机用来发电。
它又称为融合反应和聚变反应，与核裂变是有区别的。
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