Kärnfusion är en reaktion där två eller flera små atomkärnor smälter samman och bildar större och tyngre kärnor med frisättning av partiklar och stora mängder energi. I kärnfusionsreaktioner kolliderar de två reaktiva kärnorna, eftersom båda är positivt laddade, det finns en intensiv frånstötande kraft mellan dem, som endast kommer att övervinnas om de reaktiva kärnorna har mycket höga kinetiska energier (nära 100 miljoner grader Celsius). Eftersom den kinetiska energi som krävs ökar med kärnkraften (atomkärnan) är reaktionerna mellan kärnor med lågt atomantal de enklaste att producera.
Den energi som produceras i solen, liksom i andra stjärnor, kommer från fusionen av vätekärnor som bildar heliumkärnor och gammastrålning, vilket är uttrycket för den energi som frigörs i denna process. Antalet kärnor som reagerar varje sekund är enormt och därför också den energi som frigörs, därav den oåterkalleliga ljusstyrkan och energin som den alltid har skyddat oss med. Kärnfusion är den mekanism som också förklarar ursprunget till alla olika element i universum, det antas att omedelbart efter explosionen (Big Bang) bildades väte och när små kärnor förenades bildades tunga kärnor som har gett upphov till den stora mångfalden av material som vi nu känner till.
De extrema förhållandena för tryck och mycket hög temperatur för produktion av kärnfusionsreaktioner (termonukleära reaktioner) har ägt rum, har varit det hinder som laboratorier runt om i världen har mött. Vid höga temperaturer skulle alla eller de flesta atomer tas bort från sina elektroner. Detta tillstånd av materia är en gasformig blandning av positiva joner och elektroner som kallas plasma. Att innehålla denna plasma är en formidabel uppgift.
Hittills har kärnfusion bara funnits tillämpbar i militära funktioner: vätgasbomben eller termonukleär bomb; den använder väteatomer eller deras tunga isotoper, deuterium och tritium. För att fusionen av dessa atomer ska äga rum är det nödvändigt att nå en temperatur av en sådan storlek att den endast kan uppnås med användning av en liten uran- eller plutoniumklyvningsbom som en detonator.
Det bör noteras att fusion av vätekärnor producerar cirka 4 gånger mer energi än klyvning av uran. När kärnfusionsenergi kontrolleras (vissa säger i mitten av detta sekel) kommer kärnreaktorerna som använder den att glömma de nuvarande som är baserade på kärnklyvningsprocesser. Om fusionsenergi blir praktiskt skulle det erbjuda följande fördelar: 1) bränsle är billigt och nästan outtömligt, deuterium från haven; 2) omöjlighet till en olycka i reaktorn, om en fusionsmaskin slutade fungera skulle den stängas av helt och omedelbart utan risk för smältning och 3) Det är en ren energikälla, eftersom processen genererar lite radioaktivt avfall och är lättare att hantera.
