핵이 분리되며 에너지가 생성되는 핵분열과 달리 핵융합은 2개 이상의 원자핵이 융합될 정도로 세게 부딪히면서 발생하며, 이 과정에서도 상당량의 양자가 방출됩니다. 핵융합 반응은 우주의 행성에 동력을 공급하여 많은 양의 빛과 열을 선사합니다.

제2차 세계대전 당시 핵분열 폭탄 제작을 위한 연구에는 핵융합 관련 연구도 포함되었습니다. 하지만 1946년에는 제타핀치 개념에 기반한 원형 핵융합로를 통해 두 명의 영국 연구원이 특허를 얻었습니다. 이 핵융합로에서는 자기장을 생성하여 행성의 플라스마와 유사한 플라스마를 포함할 수 있었습니다. 이듬해에는 영국에서 2개의 팀이 융합을 통해 전기를 생성하기 위한 일련의 대대적인 실험에 착수했으며, 미국의 로스앨러모스에서 활동하는 제임스 터크라는 또 다른 영국인은 '토로이달 핀치(Perhapsatron)'라는 조소적인 이름으로 알려진 최대 규모의 융합로로 이어진 일련의 행융합로를 구축했습니다. 이름과 어울리게 이러한 설계물에서 진행된 실험은 불안정한 모습을 보였고 융합은 전혀 이루어지지 않았습니다.

최초의 인공 핵융합로를 제작한 것은 아이비 마이크라는 무기 공학가였으며, 1952년에는 최초의 수소 폭탄 실험이 에네웨타크 환초에서 진행되었습니다. 2년 후에는 캐슬 브라보가 비키니 환초에서 폭발했고 15메가톤의 폭발력이 측정되었습니다. 한편소비에트 연방은 자체적인 수소폭탄 공장을 건설하여 실험을 진행했습니다. 하지만 이는 모두 제어 불가능한 핵융합이었습니다.

점진적인 수많은 단계와 막다른 지경을 거친 핵융합 연구는 1950년대부터 1990년대 사이에 조금씩 진전을 보였습니다. 마침내 1991년에는 영국의 JET(Joint European Torus)의 과학자들이 처음으로 융합 에너지의 통제 방출에 성공했습니다. 예상대로 이러한 과정을 개선하고 융합로의 크기 축소, 비용 및 관리성 개선을 위한 방안에 대한 수많은 과학 논문이 연이어 발표되었습니다. 논란과 논쟁에도 불구하고 2014년에는 록히드 마틴 사의 '스컹크 워크스' 실험소에서는 2017년까지 하이-베타 핵융합로를 개발하고 100메가와트 규모의 원형을 제작할 계획이라고 발표했습니다. 연구소에서는 2022년이면 융합로가 정상 운영될 것으로 예상했습니다.