Hvis to lette atomkerner kolliderer med høj hastighed, har de mulighed for at fusionere. Det vil sige, at de to kerner ”smelter sammen” til en tungere kerne. Under processen frigøres en stor mængde energi. Forskere arbejder hen mod at kunne udnytte fusionsprocesser til at producere et overskud af energi og elektricitet til elnetværket. Dette kaldes fusionsenergi.
Fusionsprocesser i Solen medfører, at elektromagnetisk stråling kan udsendes i form af varme og lys, hvilket giver anledning til processer såsom fotosyntese på Jorden, der er en nødvendighed for liv. Fusionsprocesser findes i mange stjerner overalt i universet og har siden Big Bang været en forudsætning for, at grundstoffer tungere end hydrogen kan dannes. Den tilstandsform, som partiklerne i Solen er i, kaldes plasma. I et plasma har partiklerne så meget energi, at elektronerne ikke længere er bundet til atomkernerne. For at kunne udnytte fusionsprocesser til energiproduktion på Jorden er man nødt til at danne et plasma med egenskaber, der sandsynliggør fusionsprocesserne. Konkret betyder det, at plasmaet skal varmes op til omkring 100-200 millioner grader Celsius, hvilket øger sandsynligheden for, at tilstrækkelig mange partikler kolliderer og fusionerer. Et eksempel på en maskine, der kan opvarme og fastholde et plasma med så ekstreme forhold, er en 'tokamak'. I en tokamak indesluttes plasmaet inde i et vakuumkammer ved hjælp af et magnetfelt, som genereres af kraftige elektromagneter. Indtil videre er der ikke blevet skabt mere energi ved fusionsprocesser i en tokamak, end der er gået til at opvarme plasmaet, men dette vil ske i tokamakken ITER. ITER er under konstruktion i Sydfrankrig og forventes officielt at producere det første plasma i 2025. Tokamakken bliver et af de dyreste videnskabelige eksperimenter nogensinde og skal bane vejen for et fremtidigt demonstrations-fusionskraftværk – DEMO. Billedet ovenfor viser, hvordan tokamakken JET i England ser ud indeni.
Der er mange fordele ved fusionsenergi. Energiproduktionen er CO2-fri, der er ingen problemer ift. energilagring, og vi har brændstof til milliarder af år. Derudover er der næsten intet radioaktivt affald og absolut ingen risiko for nedsmeltning, som det kendes fra fissionskraftværker som Tjernobyl. Det radioaktive materiale, der dannes i fusionsreaktorer, henfalder hurtigt og er ufarligt efter ca. 100 år.
For at imødekomme verdens voksende klimaproblemer er det nødvendigt at omstille den globale energiproduktion til bæredygtige alternativer. En af de vigtigste egenskaber ved fusionsenergi er, at energiproduktionen er CO2-fri. Derudover er energiproduktionen mere stabil end fx vindmøller og solceller, som fx kræver solskin eller blæst.