Kernefusion er en reaktion, hvor to eller flere små atomkerner smelter sammen for at danne større og tungere kerner med frigivelse af partikler og store mængder energi. I kernefusionsreaktioner kolliderer de to reaktive kerner, da begge er positivt ladede, der er en intens frastødende kraft imellem dem, som kun vil blive overvundet, hvis de reaktive kerner har meget høje kinetiske energier (tæt på 100 millioner grader Celsius). Da den krævede kinetiske energi stiger med den nukleare ladning (atomkernen), er reaktionerne mellem kerner med lavt atomnummer de nemmeste at producere.
Den energi, der produceres i solen såvel som i andre stjerner, kommer fra fusionen af brintkerner, der danner heliumkerner og gammastråling, som er udtryk for den energi, der frigives i denne proces. Antallet af kerner, der reagerer hvert sekund, er enormt, og derfor også frigivet energi, deraf den uimodståelige lysstyrke og energi, som den altid har beskyttet os med. Kernefusion er den mekanisme, der også forklarer oprindelsen til alle de forskellige grundstoffer i universet. Det antages, at der umiddelbart efter eksplosionen (Big Bang) blev dannet brint, og da små kerner blev forbundet, blev der dannet tunge kerner. der har givet anledning til den store mangfoldighed af materialer, som vi nu kender.
De ekstreme betingelser for tryk og meget høj temperatur for produktion af nuklear fusionsreaktioner (termonukleare reaktioner) har været den hindring, som laboratorier rundt om i verden har været udsat for. Ved høje temperaturer ville alle eller de fleste atomer blive frataget deres elektroner. Denne tilstand af stof er en gasformig blanding af positive ioner og elektroner kendt som plasma. At indeholde dette plasma er en formidabel opgave.
Indtil nu har kernefusion kun fundet anvendelse i militære funktioner: brintbomben eller den termonukleare bombe; den bruger hydrogenatomer eller deres tunge isotoper, deuterium og tritium. For at sammensmeltningen af disse atomer skal finde sted, er det nødvendigt at nå en temperatur af en sådan størrelse, at den kun kan opnås ved hjælp af en lille uran- eller plutoniumfissionsbombe som en detonator.
Det skal bemærkes, at fusionen af brintkerner producerer ca. 4 gange mere energi end fission af uran. Derfor, når kernefusionsenergi styres (nogle siger i midten af dette århundrede), vil de atomreaktorer, der bruger den, glemme de nuværende, der er baseret på kernefissionsprocesser. Hvis fusionsenergi bliver praktisk mulig, ville det give følgende fordele: 1) brændstof er billigt og næsten uudtømmeligt, deuterium fra havene; 2) umulighed for en ulykke i reaktoren, hvis en fusionsmaskine stoppede med at arbejde, ville den lukkes helt og straks uden fare for smeltning, og 3) Det er en ren energikilde, da processen genererer lidt radioaktivt affald og er lettere at håndtere.
