核聚变，又称核融合，是指由质量小的原子，在一定条件下（如超高温和高压），发生原子核互相聚合作用，生成中子和更大的原子，并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。
如果是由重的原子核变化为轻的原子核，并释放能量的过程，则称核裂变。
核聚变和核裂变的理论都来自爱因斯坦质能方程E=mc^2;，即原子核质量减少会造成能量的释放。
常见的原子弹爆炸就是核裂变。氢弹爆炸就是核聚变。
原子弹是利用铀和钚等较容易裂变的重原子核在核裂变瞬间发出巨大能量的原理而发生爆炸的。
而氢弹是氢同位素氘和氚发生聚合生成氦－４和中子。
核聚变就是小质量的两个原子核合成一个比较大的原子核，核裂变就是一个大质量的原子核分裂成两个比较小的原子核，在这个变化过程中都会释放出巨大的能量,一般情况下核聚变释放的能量更大。
原子弹和氢弹都是不可控反应。在日常生活中，人们已经根据核裂变原理建造了核电站，将核裂变过程进行控制，逐步转化为电力进行利用。而核聚变可控利用的研究还在进行中。一旦可控核聚变商用化，将从根本上解决人类能源问题。
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