L'énergie de fusion est l'extraction d'énergie à partir des liens entre les particules dans les noyaux des atomes en fusionnant ces noyaux ensemble. Pour gagner le plus d'énergie, et les isotopes des éléments légers tels que l'hydrogène, le deutérium, le tritium et d'hélium doit être utilisé, bien que tous les éléments de numéro atomique inférieur à celui du fer peut produire de l'énergie nette lors de la fusion. Fusion est en contraste avec la fission, le processus par lequel l'énergie est produite par la séparation des noyaux lourds comme l'uranium ou le plutonium. Tous les deux sont considérés comme l'énergie nucléaire, mais la fission est plus facile et mieux développées. Toutes les usines actuelles centrales nucléaires fonctionnent sur la base de l'énergie de fission, mais de nombreux scientifiques ont bon espoir que d'une centrale électrique basée sur l'énergie de fusion seront établis avant 2050.
Il y a des bombes nucléaires sur la base de l'énergie de fission et à la fois l'énergie de fusion. Conventionnel bombes A sont basées sur la fission, alors que des bombes H, ou des bombes à hydrogène, sont basées sur la fusion. Fusion de manière plus efficace convertit la matière en énergie, qui produit plus de chaleur et de température lorsque le processus est canalisé dans une réaction en chaîne. Ainsi bombes H ont des rendements supérieurs bombes A, dans certains cas, plus de 5.000 fois plus élevé. Bombes H utilisent une fission "booster" pour atteindre la température requise pour la fusion nucléaire, qui est d'environ 20 millions de degrés Kelvin. Dans une bombe H, environ 1% de la masse réactionnelle est directement convertie en énergie.
L'énergie de fusion, la fission pas, c'est l'énergie qui alimente le Soleil et produit toute la chaleur et la lumière. Dans le centre du Soleil, environ 4,26 millions de tonnes d'hydrogène par seconde est convertie en énergie, la production de 383 yottawatts (3,83 × 1026 W) ou 9,15 × 1010 mégatonnes de TNT par seconde. Cela ressemble beaucoup, mais c'est en fait assez doux prise en compte de la masse totale et le volume du Soleil. Le taux de production d'énergie dans le noyau du Soleil ne représente que 0,3 W/m3 (watts par mètre cube), plus d'un million de fois plus faible que la production d'énergie qui se déroule dans un filament de l'ampoule. Seulement parce que le noyau est si énorme, avec un diamètre équivalent à environ 20 Terres, ça génère autant d'énergie totale.
Depuis plusieurs décennies, les scientifiques ont travaillé à l'énergie de fusion exploiter pour les besoins de l'homme, mais cela est difficile en raison des températures et des pressions élevées impliquées. En utilisant l'énergie de fusion, une unité de combustible de la taille d'un petit roulement à billes peut produire autant d'énergie que d'un baril d'essence. Malheureusement, toutes les tentatives de production d'énergie de fusion à partir de 2008 ont consommé plus d'énergie que ce qu'ils ont produit. Il existe deux approches de base - utiliser un champ magnétique pour compresser un plasma à la température critique (fusion par confinement magnétique), ou des lasers de feu à une cible si intense qu'ils le chauffer passé le seuil critique pour la fusion (fusion par confinement inertiel). Ces deux approches ont reçu un financement important, avec le National Ignition Facility (NIF) qui essaie de fusion par confinement inertiel et en ligne à venir en 2010, et le réacteur thermonucléaire expérimental international (ITER) en essayant de fusion par confinement magnétique et en ligne à venir en 2018.