理論上碳元素能聚變，但是實際上核聚變主要是指氘，又稱核融合、融合反應、聚變反應或熱核反應 。核是指由質量小的原子，主要是指氘，在一定條件下（如超高溫和高壓），只有在極高的溫度和壓力下才能讓核外電子擺脫原子核的束縛，讓兩個原子核能夠互相吸引而碰撞到一起，發生原子核互相聚合作用，生成新的質量更重的原子核（如氦），中子雖然質量比較大，但是由於中子不帶電，因此也能夠在這個碰撞過程中逃離原子核的束縛而釋放出來，大量電子和中子的釋放所表現出來的就是巨大的能量釋放。這是一種核反應的形式。原子核中蘊藏巨大的能量，原子核的變化（從一種原子核變化為另外一種原子核）往往伴隨著能量的釋放。核聚變是核裂變相反的核反應形式。科學家正在努力研究可控核聚變，核聚變可能成為未來的能量來源。核聚變燃料可來源於海水和一些輕核，所以核聚變燃料是無窮無盡的。 人類已經可以實現不受控制的核聚變，如氫彈的爆炸。但是要想能量可被人類有效利用，必須能夠合理的控制核聚變的速度和規模，實現持續、平穩的能量輸出。科學家正努力研究如何控制核聚變。最簡單的核聚變裝置如下：先電解水生成氫氣和氧氣。再把氫氣低溫壓縮成固態氫，置於厚重的水泥封裝中。水泥封裝內有動力水，冷卻水系統。根據四個氫核聚變一個氦核放熱原理，需要陶瓷減速棒。可利用核裂變反應在中心點火。最後核聚變會一直進行，根據熱脹冷縮原理核燃料體積會減少，加入融化的減速棒即可。動力水要連線蒸汽輪機用來發電。