核聚变是指质量较小的原子核在极高温度和压力条件下，互相碰撞聚合形成质量更大的原子核，并释放出巨大能量的过程。在宇宙中，恒星的能量来源正是核聚变反应。以太阳为例，其核心温度高达1500万摄氏度，压力相当于2500亿个大气压，在这样的极端环境中，氢的同位素氘和氚会持续聚变成氦，同时每秒释放出约3.8×10²⁶焦耳的能量，这些能量以光和热的形式辐射到宇宙中，成为地球生命赖以生存的能量基础。

　　从微观角度看，核聚变的本质是突破原子核之间的库仑斥力（同种电荷相互排斥的力）。由于原子核都带正电，要让它们靠近到能发生核力作用的范围，必须通过高温使粒子获得极高的热运动速度，或通过高压压缩粒子密度，让粒子碰撞概率大幅提升。目前人类研究的可控核聚变，主要以氘氚聚变为主，因为这种反应的条件相对温和，所需温度约1亿摄氏度，远低于氢聚变成氦的太阳内部温度，且氘可从海水中提取，每升海水含0.03克氘，氚可通过锂与中子反应生成，原料几乎取之不尽。