第乙個提出核聚變的是著名的俄裔美國物理學家喬治·伽莫夫，他在2024年提出了核聚變理論，當時還沒有發現核裂變。 伽莫夫認為，當兩個核子足夠接近時，強大的力可以克服靜電力（也稱為庫侖勢壘）並結合在一起。 一年後，英國物理學家羅伯特·阿特金森和德國物理學家弗里·豪特斯預見到，當兩個輕原子核以中高速碰撞時，可能會形成更重的原子核，並釋放出大量的能量。
2024年，英國科學家馬克·奧利芬特發現，通過將重氫（氫的同位素）和超重氫的原子核反應，可以獲得巨大的能量。 （重氫中的氫原子有乙個中子，即氘，超重氫中的氫原子有兩個中子，即氚）。
二戰前，伽莫夫和美籍匈牙利科學家愛德華·泰勒（Edward Taylor）推導出了發生核聚變反應的必要條件，即極高的溫度。 在原子彈製造之前，根本不可能達到核聚變所需的高溫，因此這項研究沒有任何進展。
原子彈研製後不久，泰勒就利用原子彈**形成的高溫實現了核聚變。 2024年，第一顆氫彈試製成功，原理是核聚變。 研究發現，氫彈釋放的能量是相同質量的原子彈的幾十倍（因為氫彈可以做得比原子彈大，所以真正大的氫彈的威力是後者的幾百倍甚至幾千倍）， 但不幸的是，氫彈中的核聚變反應是不可控的，釋放的能量無法使用。然而，從那時起，人類一直致力於可控核聚變的研究。
核聚變反應需要數百萬度的熱量。 在這樣的溫度下，沒有容器可以“容納”參與反應的物質，因此一方面，人類知道地球上最大的能量在哪裡，但另一方面，他們無法使用它。
我們都知道物質有三種狀態：固態、液態和氣態。 事實上，當物質的溫度高到一定程度時，它就會處於等離子體狀態，然後電子基本上與原子核分離，處於自由狀態的原子核可以相互接近，開始核聚變反應。 因此，科學家們提出了製造高溫等離子體並允許它們進行核聚變的想法。
至於如何保持如此熾熱的物質，英國物理學家、諾貝爾獎獲得者喬治·佩吉特·湯姆森在2024年提出，應該利用捏合效應將等離子體從容器壁上除去，並將其加熱到熱核反應所需的溫度，以實現受控的核聚變反應。 後來，著名物理學家塔姆和薩哈羅夫提出，強大的極磁場和環形等離子體中巨大電流產生的環形磁場共同形成乙個虛擬容器，可以將等離子體限制在磁場內部。
基於這一原理，物理學家發明了一種稱為托卡馬克的受控核聚變裝置，該裝置最初是由蘇聯的阿齊莫維奇等人發明的。
雖然托卡馬克可以產生能量，但維持強磁場需要消耗大量能量，因此就能量產生效率而言，目前所有的托卡馬克裝置都不值得損失。
然而，好訊息是，產生的能量與消耗的能量（稱為q值）的比率正在上公升，這意味著科學家可以用更少的電能產生更多的核能。 考慮到將熱能轉化為電能和將電能轉化為磁場的過程損耗，國際公認的能量盈虧平衡點q必須達到10以上。 為了使核聚變發電具有商業競爭力，需要 q 值為 30。 因此，目前的核聚變實驗階段遠非實際，樂觀估計還需要30-40年。
實現受控聚變的另一種方法是使用極其強大的雷射束擊中固態氫原子的目標球並使其融合，儘管極強的雷射本身需要大量的能量。 2024年2月，美國國家實驗室的科學家宣布，經過數十年的研究，他們在雷射控制核聚變方面取得了重大突破，並且首次核聚變產生的能量超過了激發核聚變所需的能量。
當然，這項技術還遠遠沒有實用，例如，目前的成本高得令人無法接受。 除了裝置成本高，原材料成本也高。 在固態重氫或超重氫的情況下，由於對絕對圓的要求，直徑為2公釐的靶球的成本可高達100萬美元。 但勞倫斯·利弗莫爾實驗室的成功至少給受控核聚變的能量帶來了希望。
實現可控核聚變不僅僅是獲得足夠的清潔能源，而是標誌著人類文明的新水平。 目前，化石能源推動的火箭最多只能將人送到火星或金星附近，不可能完成飛出太陽系的任務。 如果人類能夠像控制火一樣自由地控制核聚變，那麼至少在能源方面，它將允許人類在太陽系內自由航行。
從目前人類的能源利用水平來看，技術發展的潛力還是很大的。