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核聚变是一种核反应，其中两个或多个轻原子核结合形成一个较重的原子核，同时释放出巨大的能量。最常见的例子是两个氢原子核聚变形成一个氦原子核，这个过程会释放出大量能量。
核聚变需要极高的温度和压力条件才能发生。温度需要达到上亿度，压力需要极高，密度也必须足够大。这些极端条件可以克服原子核之间的库仑斥力，使核子能够足够接近，从而发生强相互作用。太阳核心就是自然界中发生核聚变的典型场所，那里的温度约为1500万摄氏度，压力达到2.5亿个大气压。
核聚变有几种主要的反应类型。氘-氘反应是两个氘核结合，氘-氚反应是氘核与氚核结合，氦-3反应是氘核与氦-3核结合，还有恒星内部常见的质子-质子链反应。在这些反应中，氘-氚反应是目前受控核聚变研究中最有前景的类型，因为它需要的温度相对较低，约1亿度，并且能量释放量高达17.6兆电子伏特。
科学家们正在研究几种受控核聚变方法。磁约束聚变使用强磁场约束高温等离子体，其中托卡马克是最成熟的装置。惯性约束聚变则使用激光束压缩和加热燃料靶丸。磁惯性约束聚变则结合了两种方法的优点。目前，国际热核聚变实验堆ITER是世界上最大的托卡马克装置，它旨在证明核聚变发电的科学和技术可行性，预计在2025年完成建设并开始运行。
总结一下，核聚变是两个或多个轻原子核结合形成较重原子核的过程，同时释放巨大能量。核聚变是恒星能量的来源，其能量密度远超化学反应。作为未来能源，核聚变具有显著优势：燃料取之不尽，不产生温室气体，也不产生长寿命放射性废物。然而，实现商业化核聚变发电仍面临巨大挑战，包括高温等离子体约束、材料耐受性和工程实现等问题。尽管如此，核聚变仍被视为人类未来最有希望的清洁能源之一。