核聚变是两个轻原子核结合形成一个较重原子核，同时释放大量能量的过程。
聚变反应发生在一种称为等离子体的物质状态中，等离子体是一种由正离子和自由移动电子组成的热带电气体，具有不同于固体、液体或气体的独特性质。
太阳和所有其他恒星都是由这种反应提供动力的。为了在太阳中融合，原子核需要在极高的温度(大约一千万摄氏度)下相互碰撞。高温为它们提供了足够的能量来克服它们之间的电斥力。一旦原子核彼此距离非常近，它们之间的吸引力核力将超过电排斥力并使它们发生聚变。为此，原子核必须被限制在一个小空间内，以增加碰撞的机会。在太阳中，巨大的引力产生的极端压力为聚变创造了条件。
为什么科学家们要研究聚变能?
自从核聚变理论在 20 世纪 30 年代被人们理解以来，科学家——越来越多的工程师——一直在寻求重新创造和利用它。这是因为，如果核聚变能够以工业规模在地球上复制，它可以提供几乎无限的清洁、安全和负担得起的能源，以满足世界的需求。
聚变每公斤燃料产生的能量比裂变(用于核电站)多四倍，比燃烧石油或煤炭多近四百万倍。
大多数正在开发的聚变反应堆概念将使用氘和氚的混合物——含有额外中子的氢原子。理论上，只需几克这些反应物，就可以产生太焦耳的能量，这大约是发达国家一个人六十多年所需的能量。
聚变燃料储量丰富且易于获取：可以从海水中廉价地提取氘，并且可以通过聚变产生的中子与天然丰富的锂的反应来产生氚。这些燃料供应将持续数百万年。未来的聚变反应堆本质上也是安全的，预计不会产生高活性或长寿命的核废料。此外，由于聚变过程难以启动和维持，因此不存在反应失控和熔化的风险;聚变只能在严格的操作条件下发生，在该条件之外(例如，在发生事故或系统故障的情况下)，等离子体会自然终止，很快失去能量并在反应堆受到任何持续损坏之前熄灭。
重要的是，核聚变就像裂变一样，不会向大气中排放二氧化碳或其他温室气体，因此从本世纪下半叶开始，它可能成为低碳电力的长期来源。
比太阳还热
虽然太阳的巨大引力自然会引起聚变，但如果没有这种力，反应的发生需要比太阳更高的温度。在地球上，我们需要超过 1 亿摄氏度的温度来使氘和氚融合，同时调节压力和磁力，以稳定地限制等离子体并维持聚变反应足够长的时间以产生比开始反应需要什么。
虽然现在在实验中通常可以实现非常接近聚变反应堆所需条件的条件，但仍然需要改进等离子体的限制特性和稳定性来维持反应并以持续的方式产生能量。来自世界各地的科学家和工程师不断开发和测试新材料、设计新技术以实现净聚变能源。
我们在聚变技术发展方面处于什么位置?
核聚变和等离子体物理研究在50多个国家进行，聚变反应已在许多实验中成功产生，尽管迄今为止产生的能量还没有超过启动反应过程所需的能量。专家们提出了不同的设计和基于磁体的机器来进行聚变，例如仿星器和托卡马克，但也提出了依赖激光、线性装置和先进燃料的方法。
聚变能源成功推广需要多长时间，将取决于通过全球伙伴关系和协作调动资源，以及该行业开发、验证和鉴定新兴聚变技术的速度。另一个重要问题是并行开发必要的核基础设施，例如与实现这种未来能源相关的要求、标准和良好实践。
经过全球10年的组件设计、场地准备和制造，全球最大的国际聚变设施ITER于2020年在法国开始组装。ITER是一个国际项目，旨在展示聚变的科学技术可行性能源生产并证明未来发电示范聚变发电厂(称为DEMO)的技术和概念。ITER 将在本十年后半段开始进行首次实验，全功率实验计划于 2036 年开始。
不同国家的 DEMO 时间表有所不同，但专家们的共识是，到 2050 年可以建成并运营发电聚变发电厂。与此同时，众多私人投资的商业企业也在开发聚变发电厂概念方面取得了长足进步，吸引了基于多年来公共资助的研究和开发所产生的专业知识，并更快地提出聚变能。
国际原子能机构的作用是什么?
原子能机构长期以来一直是国际聚变研究和开发的核心，最近开始支持早期技术开发和部署
IAEA 于 1960 年创办了《核聚变》杂志，以交流有关核聚变进展的信息。该杂志现在被认为是该领域的领先期刊。国际原子能机构还定期出版有关核聚变的TECDOC以及外展和教育材料。
第一届国际原子能机构聚变能会议于1961年举行，自1974年以来，原子能机构每两年召开一次会议，以促进对该领域的发展和成就的讨论。观看有关该会议系列历史的短片
自 1971 年以来，国际原子能机构国际聚变研究理事会一直在推动聚变研究方面加强国际合作。
ITER协议由 IAEA 总干事保存。IAEA 与 ITER 组织之间的合作于 2008 年通过一项合作协议正式确立，并于 2019 年扩大和深化。
IAEA 促进世界各地 DEMO 计划活动的国际合作与协调。
国际原子能机构就聚变科学技术开发和部署相关主题开展一系列技术会议和协调研究活动，并组织和支持聚变教育和培训活动。
国际原子能机构维护着聚变能研究基础数据的数字数据库，以及聚变装置信息系统(FusDIS)，该系统汇编了世界各地正在运行、正在建设或计划中的聚变装置的信息。
原子能机构正在实施一个关于能源生产核裂变和聚变技术开发协同作用的项目，以及长期可持续性(包括放射性废物的处理)以及聚变设施的法律和体制问题的项目。
国际原子能机构正在调查涵盖聚变设施整个生命周期的关键安全问题，需要指南和具体参考文件。
国际原子能机构正在支持通用聚变示范工厂的预可行性研究。
