Ядерний синтез - це реакція, при якій два або більше малих атомних ядер зливаються, утворюючи великі і важчі ядра з виділенням частинок і великої кількості енергії. В реакціях ядерного синтезу два реактивні ядра стикаються, оскільки обидва позитивно заряджені, між ними виникає сильна сила відштовхування, яка буде подолана лише в тому випадку, якщо реактивні ядра мають дуже високі кінетичні енергії (близько 100 мільйонів градусів Цельсія). Оскільки необхідна кінетична енергія зростає із збільшенням заряду ядра (атомного ядра), реакції між ядрами з низьким атомним числом виробляються найпростіше.
Енергія, що виробляється на Сонці, як і на інших зірках, походить від злиття ядер водню, які утворюють ядра гелію, та гамма-випромінювання, що є вираженням енергії, що виділяється в цьому процесі. Кількість ядер, які реагують щосекунди, величезна, а отже, також виділяється енергія, отже, невгамовна яскравість і енергія, якими вона нас завжди захищала. Ядерний синтез - це механізм, який також пояснює походження всіх різних елементів у Всесвіті, передбачається, що відразу після вибуху (Великого вибуху) утворився водень, а при приєднанні малих ядер утворилися важкі ядра які породили велику різноманітність матеріалів, які ми зараз знаємо.
Екстремальні умови тиску та дуже високої температури для проведення реакцій ядерного синтезу (термоядерних реакцій) стали перешкодою, з якою стикалися лабораторії у всьому світі. При високій температурі всі або більшість атомів будуть позбавлені своїх електронів. Цей стан речовини являє собою газоподібну суміш позитивних іонів та електронів, відому як плазма. Утримання цієї плазми є грізним завданням.
Дотепер ядерний синтез знайшов застосування лише у військових функціях: воднева бомба або термоядерна бомба; він використовує атоми водню або їх важкі ізотопи, дейтерій та тритій. Для злиття цих атомів необхідно досягти температури такої величини, щоб це можна було досягти лише за допомогою невеликої бомби ділення урану або плутонію в якості детонатора.
Слід зазначити, що синтез ядер водню виробляє приблизно в 4 рази більше енергії, ніж ділення урану. Отже, коли енергія термоядерного синтезу буде контролюватися (дехто стверджує, що в середині цього століття), ядерні реактори, які її використовують, забудуть поточні, що базуються на процесах ядерного поділу. Якщо енергія термоядерного синтезу стане можливою, вона матиме такі переваги: 1) паливо дешеве і майже невичерпне, дейтерій із океанів; 2) неможливість аварії в реакторі, якщо термоядерна машина перестане працювати, вона повністю і негайно вимкнеться, без небезпеки танення, і 3) Це чисте джерело енергії, оскільки в процесі утворюється мало радіоактивних відходів і з ним легше працювати.
