La fusion nucléaire est une réaction dans laquelle deux ou plusieurs petits noyaux atomiques fusionnent pour former des noyaux plus gros et plus lourds avec la libération de particules et de grandes quantités d'énergie. Dans les réactions de fusion nucléaire, les deux noyaux réactifs entrent en collision, car les deux sont chargés positivement, il existe une force de répulsion intense entre eux, qui ne sera surmontée que si les noyaux réactifs ont des énergies cinétiques très élevées (près de 100 millions de degrés Celsius). Comme l'énergie cinétique requise augmente avec la charge nucléaire (noyau atomique), les réactions entre noyaux de faible numéro atomique sont les plus faciles à produire.
L'énergie produite dans le Soleil, ainsi que dans d'autres étoiles, provient de la fusion de noyaux d'hydrogène qui forment des noyaux d'hélium et du rayonnement gamma, qui sont l'expression de l'énergie libérée dans ce processus. Le nombre de noyaux qui réagissent chaque seconde est énorme et, par conséquent, aussi l'énergie libérée, d'où la luminosité et l'énergie irrépressibles avec lesquelles il nous a toujours abrités. La fusion nucléaire est le mécanisme qui explique également l'origine de tous les différents éléments de l'univers, on suppose qu'immédiatement après l'explosion (Big Bang), de l'hydrogène s'est formé, et lorsque de petits noyaux ont été joints, des noyaux lourds se sont formés qui ont donné lieu à la grande diversité de matériaux que nous connaissons aujourd'hui.
Les conditions extrêmes de pression et de température très élevée pour la production de réactions de fusion nucléaire (réactions thermonucléaires) ont été l'obstacle auquel les laboratoires du monde entier ont été confrontés. À des températures élevées, la totalité ou la plupart des atomes seraient dépouillés de leurs électrons. Cet état de la matière est un mélange gazeux d'ions positifs et d'électrons appelés plasma. Contenir ce plasma est une tâche formidable.
Jusqu'à présent, la fusion nucléaire n'a trouvé d'application que dans des fonctions militaires: la bombe à hydrogène ou la bombe thermonucléaire; il utilise des atomes d'hydrogène ou leurs isotopes lourds, le deutérium et le tritium. Pour que la fusion de ces atomes ait lieu, il est nécessaire d'atteindre une température telle qu'elle ne peut être obtenue qu'en utilisant une petite bombe à fission à l'uranium ou au plutonium comme détonateur.
Il est à noter que la fusion des noyaux d'hydrogène produit environ 4 fois plus d'énergie que la fission de l'uranium. Par conséquent, lorsque l'énergie de fusion nucléaire est contrôlée (certains disent au milieu de ce siècle), cela fera oublier aux réacteurs nucléaires qui l'utilisent les réacteurs actuels basés sur des processus de fission nucléaire. Si l'énergie de fusion devient praticable, elle offrirait les avantages suivants: 1) le carburant est bon marché et presque inépuisable, le deutérium des océans; 2) l' impossibilité d'un accident dans le réacteur, si une machine à fusion cessait de fonctionner, elle s'arrêterait complètement et immédiatement, sans danger de fusion, et 3) C'est une source d'énergie propre, car le processus génère peu de déchets radioactifs et est plus facile à manipuler.
