核聚變（Nuclear fusion）就是小質量的兩個原子合成一個比較大的原子，而核裂變(Nuclear fission)就是一個大質量的原子分裂成兩個比較小的原子。
這兩個過程都會釋放出大量的能量。結合可控/不可控，可以將目前的核能研究分為四個方面。目前人類已經實現了可控+不可控的核裂變以及不可控的核聚變，唯一沒有實現的就是可控核聚變。正常情況下，兩個原子核由于自身都帶正電會彼此排斥，這種排斥力被稱為庫侖斥力，如果想完成核聚變必須要克服庫侖斥力才能讓原子核聚集到一起。也就是說要給與原子足夠高的動能，而原子的高動能的宏觀表征就是溫度。只有當物質的溫度足夠高才能使其原子核和電子分開，這種狀態(tài)的物體被稱為"等離子體"。當等離子體中的質子和中子距離在一定范圍內，會產生核力，將其聚合在一起，這就是核聚變。不難看出核聚變不但需要高溫環(huán)境，并且還需要有足夠多的原子。也就是說溫度T和密度p決定了核聚變產生的功率。而如果希望穩(wěn)定的輸出能量，要保持這樣穩(wěn)定的高溫高壓的環(huán)境足夠長的時間。所以封閉時間t也稱為聚變的一個重要衡量指標。溫度、密度和時間也稱為聚變三要素，他們的乘積（）決定了核聚變產生的能量。由于密度提高一般會對封閉空間帶來巨大挑戰(zhàn)，所以目前一般采用提高溫度的方式來增加聚變能量，這也是為什么中國環(huán)流器二號M裝置將等離子體溫度提高到太陽內部溫度10倍的原因。
