与重核裂变相似，自然界中某些轻原子核发生相互核反应也会放出大量的能量。由于轻核结合后，得到一个较重的原子核，我们就称之为聚变反应，由此而释放出来的能量称为聚变能。

太阳之所以不断地发光放热，就是因为在太阳内部不断地进行着激烈的核聚变反应。这种核聚变能量之大，相当于每秒钟燃烧1.3亿吨标准煤。太阳仅仅将其能量的1/22亿送到地球，却仍然比现在人类每年消耗的能量大近万倍。人类研究核聚变，就是想把类似于太阳上的这种能源再现于地球上，利用核聚变技术造出一个个新的小“太阳”。

但是，与裂变研究的飞速发展相反，受控核聚变的研究，却步履维艰。早在1933年，也就是在发现裂变现象之前的5年人们就发现了聚变现象。1952年，人们又第一次实现了聚变爆炸。到如今，半个多世纪过去了，受控核聚变的研究，还没有实现有益的能量输出。这是因为，要实现核聚变，首先就必须使原子核间的距离缩小到10-15米。但是所有的原子核都带正电，因此两个原子核互相接近时，它们之间存在很大的静电斥力。要克服这种静电斥力，使原子核能接近到可以发生聚变反应的程度，需要使它们先具有足够的动能。

通常，使轻核获得巨大动能的方法是将轻核加热到上亿度。在这样极高的温度下，原子核外电子已完全脱离，反应物质变成电离的气体，叫做等离子体。这时，调整的原子核可能在猛烈的碰撞中发生聚变反应。聚变反应放出的能量又促使温度进一步升高，使反应自持下去。由于触发和维持聚变反应称为热核反应。所以，实际上，氢弹爆炸就是一种热核反应。它利用原子弹爆炸时瞬发的高温和高压冲击波，使轻核物质发生聚变反应，同时释放出巨大的能量来。不过，氢弹爆炸是在极短的时间内发生的不可控制的聚变，人们无法把它们当作能源来加以利用。

要使聚变反应作为一个巨大的能源为人类服务，就必须需要使聚变核能均匀地释放出来，也就是受控核聚变反应。在裂变堆中，是用控制棒改变中子吸收的多少，来调节链式反应的规模，使裂变反应按人们的意志来进行。聚变反应既然不是由于中子引起的，也就无法用控制棒的形式来调节。而要完全用控制聚变物质的温度来控制其规模，对于这种上亿度的物质来说，也是很困难的。因此比较切实可行的办法，是通过控制聚变燃料的加入速度及每一次的加入量，使聚变反应按一定的规模连续或有节奏地进行。

核聚变反应所释放出的能量比核裂变反应大得多。在最容易实现的氘、氚（都是氢的同位素）聚变反应如下：

其中，所放出的聚变能要比铀—235裂变能高近百倍。更重要的是在覆盖地球70%表面的大海中含有极为丰富的氘、氚资源，足够人类用几十亿年。相对于人类短暂的生存时间，聚变能真可谓是取之不尽，用之不竭了。同时，聚变反应相比裂变反应更加安全，产生的放射性产物也极少，不会对环境造成危害。

正因为如此，为了一劳永逸地解决能源资源问题，世界各国都在积极进行受控聚变研究，但由于它的难度较大，所以进展缓慢。要实现受控聚变反应，就需要解决两大难题：一是产生热核聚变反应所需要的高温；二是反应在那儿可以持续进行下去。(www.daowen.com)

曾经有过这么一个笑话：有一位发明家声称自己发明了一种可以溶解任何物质的化学溶剂。于是旁人就问：“那您用什么来盛它呢？”笑话终归是笑话，而事实上就聚变反应的上亿度温度来讲，任何物质都已气电离成为等离子体。用什么才能把等离子体聚变物质约束在一定的范围内，使得聚变反应能够持续进行一直是研究人员们探索的课题。

由于找不到有哪种容器来容纳能够气化一切物质的极高温等离子体，人们就设想用强磁场来束缚它们，也就是通常说的磁约束法。当用强大的电流向核聚变材料氘气体放电时，就会产生几千万度甚至上亿度的高温，同时使氘分离成带电的等离子体，这时就可以用强大的磁场使高温带电粒子会聚在一个柱形的范围之内，从而按需要进行核聚变反应。磁约束发展得很快，各国先后研制出各种磁约束装置，如“磁镜”、“仿星器”、“托卡马克”装置等。其中前苏联科学家发明的“托卡马克”装置被公认为目前世界上最先进的热核聚变反应装置。1991年11月9日晚，位于英国牛津附近的欧洲联合核聚变实验室在其“托卡马克”装置上取得了重大突破，首次成功地实现了受控核聚变反应，获取了大量的电能，从而使人类多年来为获得一种充足而又无污染的核能的美好愿望，向现实迈出了可喜的一步。虽然在这次实验中，聚变反应只持续了两秒钟，但却是以成为受控核聚变研究史上的新的里程碑。

在进行磁约束研究的同时，20世纪60年代以来，由于激光的出现，在受控聚变领域，还出现了一只强大的新生力军——惯性约束。我国的王淦昌教授在1964年就提出利用激光实现可控聚变的想法。

利用激光瞬间的巨大能量轰击氘氚小球，小球的温度可达几千万度，并形成1000万个大气压以上的向心压力，使得氘氚在惯性作用下发生聚变。

惯性约束在理论上比磁约束具有更多的优点，但是许多关键性技术尚未得到解决，因此目前工程研究的重点还是放在磁约束等离子体上。

可控核聚变研究是当代最艰巨、最有影响力的高科技领域之一。经过20多年的艰苦努力，我国物理者已在磁约束和激光惯性约束聚变方面取得了很多重要成果。特别是中国首先实现了等离子体由低约束模向高约束模的转换，为国际核聚变研究做出了重要贡献。可以说，我国在受控制聚变研究方面正在追踪和接近世界前沿，跻身于“世界核聚变之圈”。