Η πυρηνική σύντηξη είναι μια αντίδραση στην οποία δύο ή περισσότεροι μικροί ατομικοί πυρήνες συντήκονται για να σχηματίσουν μεγαλύτερους και βαρύτερους πυρήνες με την απελευθέρωση σωματιδίων και μεγάλες ποσότητες ενέργειας. Στις αντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης οι δύο αντιδραστικοί πυρήνες συγκρούονται, καθώς και οι δύο είναι θετικά φορτισμένοι, υπάρχει μια έντονη απωστική δύναμη μεταξύ τους, η οποία θα ξεπεραστεί μόνο εάν οι αντιδραστικοί πυρήνες έχουν πολύ υψηλές κινητικές ενέργειες (κοντά στους 100 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου). Καθώς η απαιτούμενη κινητική ενέργεια αυξάνεται με το πυρηνικό φορτίο (ατομικός πυρήνας), οι αντιδράσεις μεταξύ πυρήνων χαμηλού ατομικού αριθμού είναι οι ευκολότερες στην παραγωγή.
Η ενέργεια που παράγεται στον Ήλιο, καθώς και σε άλλα αστέρια, προέρχεται από τη σύντηξη πυρήνων υδρογόνου που σχηματίζουν πυρήνες ηλίου και ακτινοβολία γάμμα, οι οποίες είναι η έκφραση της ενέργειας που απελευθερώνεται σε αυτήν τη διαδικασία. Ο αριθμός των πυρήνων που αντιδρούν κάθε δευτερόλεπτο είναι τεράστιος και, ως εκ τούτου, και η ενέργεια που απελευθερώνεται, εξ ου και η ακαταμάχητη φωτεινότητα και ενέργεια με την οποία μας προστατεύει πάντα. Η πυρηνική σύντηξη είναι ο μηχανισμός που εξηγεί επίσης την προέλευση όλων των διαφορετικών στοιχείων του σύμπαντος, υποτίθεται ότι αμέσως μετά την έκρηξη (Big Bang) σχηματίστηκε υδρογόνο και όταν ενώθηκαν μικροί πυρήνες σχηματίστηκαν βαριοί πυρήνες που έχουν δημιουργήσει τη μεγάλη ποικιλία υλικών που γνωρίζουμε τώρα.
Οι ακραίες συνθήκες πίεσης και πολύ υψηλής θερμοκρασίας για την παραγωγή αντιδράσεων πυρηνικής σύντηξης (θερμοπυρηνικές αντιδράσεις) ήταν το εμπόδιο που αντιμετώπισαν τα εργαστήρια σε όλο τον κόσμο. Σε υψηλές θερμοκρασίες, όλα ή τα περισσότερα άτομα θα απογυμνωθούν από τα ηλεκτρόνια τους. Αυτή η κατάσταση της ύλης είναι ένα αέριο μείγμα θετικών ιόντων και ηλεκτρονίων γνωστών ως πλάσμα. Η συγκράτηση αυτού του πλάσματος είναι μια τρομερή εργασία.
Μέχρι τώρα, η πυρηνική σύντηξη έχει βρει εφαρμογή μόνο σε στρατιωτικές λειτουργίες: η βόμβα υδρογόνου ή η θερμοπυρηνική βόμβα. χρησιμοποιεί άτομα υδρογόνου ή τα βαριά ισότοπά τους, δευτέριο και τρίτιο. Για να πραγματοποιηθεί η σύντηξη αυτών των ατόμων, είναι απαραίτητο να επιτευχθεί μια θερμοκρασία τέτοιου μεγέθους που να μπορεί να επιτευχθεί μόνο με τη χρήση μιας μικρής βόμβας σχάσης ουρανίου ή πλουτωνίου ως πυροκροτητής.
Πρέπει να σημειωθεί ότι η σύντηξη πυρήνων υδρογόνου παράγει περίπου 4 φορές περισσότερη ενέργεια από την σχάση του ουρανίου. Ως εκ τούτου, όταν η πυρηνική ενέργεια σύντηξης ελέγχεται (κάποιοι λένε στα μέσα αυτού του αιώνα), θα κάνει τους πυρηνικούς αντιδραστήρες που το χρησιμοποιούν να ξεχνούν τους τρέχοντες που βασίζονται σε διαδικασίες πυρηνικής σχάσης. Εάν η ενέργεια σύντηξης καταστεί εφικτή, θα προσφέρει τα ακόλουθα πλεονεκτήματα: 1) το καύσιμο είναι φθηνό και σχεδόν ανεξάντλητο, δευτέριο από τους ωκεανούς. 2) αδυναμία ατυχήματος στον αντιδραστήρα, εάν μια μηχανή σύντηξης σταματήσει να λειτουργεί, θα έκλεινε εντελώς και αμέσως, χωρίς κίνδυνο τήξης και 3) Είναι μια καθαρή πηγή ενέργειας, καθώς η διαδικασία παράγει λίγα ραδιενεργά απόβλητα και είναι ευκολότερο στον χειρισμό.
