Fusionsenergie ist die Gewinnung von Energie aus Bindungen zwischen Teilchen in den Kernen von Atomen durch Verschmelzen dieser Kerne. Um die meiste Energie zu gewinnen, müssen leichte Elemente und Isotope wie Wasserstoff, Deuterium, Tritium und Helium verwendet werden, obwohl jedes Element mit einer niedrigeren Ordnungszahl als Eisen beim Verschmelzen Nettoenergie erzeugen kann. Fusion steht im Gegensatz zur Kernspaltung, dem Prozess, bei dem Energie durch das Zerbrechen schwerer Kerne wie Uran oder Plutonium erzeugt wird. Beide gelten als Kernenergie, aber die Kernspaltung ist einfacher und besser entwickelt. Alle heutigen Kernkraftwerke arbeiten mit Kernspaltungsenergie, aber viele Wissenschaftler hoffen, dass vor 2050 ein Kraftwerk auf Fusionsenergiebasis entwickelt wird.
Es gibt Atombomben, die sowohl auf Kernspaltungsenergie als auch auf Fusionsenergie basieren. Herkömmliche Atombomben basieren auf Kernspaltung, während H-Bomben oder Wasserstoffbomben auf Fusion basieren. Die Fusion wandelt Materie effizienter in Energie um und erzeugt mehr Wärme und Temperatur, wenn der Prozess in eine Kettenreaktion geleitet wird. So haben H-Bomben höhere Ausbeuten als A-Bomben, teilweise mehr als 5,000 mal höher. H-Bomben verwenden einen Spaltungs-„Booster“, um die für die Kernfusion erforderliche Temperatur von etwa 20 Millionen Kelvin zu erreichen. In einer H-Bombe wird ca. 1% der Reaktionsmasse direkt in Energie umgewandelt.
Fusionsenergie, nicht Spaltung, ist die Energie, die die Sonne antreibt und all ihre Wärme und ihr Licht produziert. Im Zentrum der Sonne werden etwa 4.26 Millionen Tonnen Wasserstoff pro Sekunde in Energie umgewandelt, wodurch 383 Yottawatt (3.83 × 1026 W) oder 9.15 × 1010 Megatonnen TNT pro Sekunde erzeugt werden. Das klingt nach viel, ist aber angesichts der Gesamtmasse und des Gesamtvolumens der Sonne ziemlich mild. Die Energieproduktion im Kern der Sonne beträgt nur etwa 0.3 W/m3 (Watt pro Kubikmeter) und ist damit mehr als eine Million Mal schwächer als die Energieproduktion, die in einem Glühfaden einer Glühbirne stattfindet. Nur weil der Kern so riesig ist, mit einem Durchmesser von etwa 20 Erden, erzeugt er so viel Gesamtenergie.
Seit mehreren Jahrzehnten arbeiten Wissenschaftler daran, die Fusionsenergie für den Menschen nutzbar zu machen, was jedoch aufgrund der hohen Temperaturen und Drücke schwierig ist. Mit Fusionsenergie kann eine Brennstoffeinheit von der Größe eines kleinen Kugellagers so viel Energie erzeugen wie ein Fass Benzin. Leider haben alle Versuche der Fusionsenergieerzeugung ab 2008 mehr Energie verbraucht als sie produziert haben. Es gibt zwei grundlegende Ansätze: Verwenden Sie ein Magnetfeld, um ein Plasma auf die kritische Temperatur zu komprimieren (magnetische Einschlussfusion), oder feuern Sie Laser auf ein Ziel ab, das so intensiv ist, dass sie es über die kritische Schwelle für die Fusion hinaus erhitzen (Trägheitseinschlussfusion). Beide Ansätze wurden mit erheblichen Mitteln finanziert, wobei die National Ignition Facility (NIF) versucht, eine Fusion mit Trägheitseinschluss zu erreichen und 2010 online geht, und der International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER), der eine Fusion mit magnetischem Einschluss versucht und 2018 online geht.