نیروی همجوشی یکی از انواع پیشنهادی برای تولید انرژی است. این نوع تولید انرژی با استفاده از گرمای تولیدی در اثر واکنش های همجوشی هسته ای، الکتریسیته تولید می کند. در یک فرایند همجوشی، دو هسته اتمی سبک ترکیب می شوند تا ضمن آزاد کردن انرژی، هسته سنگین تری تشکیل دهند. دستگاه هایی که برای بهره برداری از این انرژی طراحی شده اند به عنوان راکتور های همجوشی شناخته می شوند.
فرآیند های همجوشی به سوخت و یک محیط با دمای مشخص، فشار و ابعاد کافی نیاز دارند تا بتوانند پلاسمایی ایجاد کنند که در آن همجوشی انجام شود. نمونه ای از این اتفاق در ستارگان رخ می دهد. بیشترین سوخت موجود در ستارگان هیدروژن است و گرانش شرایط لازم برای تولید انرژی همجوشی را ایجاد می کند.
راکتور های همجوشی به طور کلی از ایزوتوپ های هیدروژن مانند دوتریوم و تریتیوم استفاده می کنند. استفاده از این مواد بدان دلیل است که این ایزوتوپ ها نسبت به هیدروژن راحت تر واکنش نشان می دهند. این طرح ها با استفاده از روش های گوناگونی می توانند سوخت خود را تا ده ها میلیون درجه گرم کنند. یکی از اصلی ترین چالش ها در تحقق قدرت همجوشی عبارت است از مهندسی سیستم به طوری که بتواند پلاسما را به اندازه کافی در دما و چگالی بالایی نگه دارد تا واکنش طولانی مدت رخ دهد. مسئله دوم که بر واکنش های متداول تأثیر می گذارد، مدیریت نوترون هایی است که در طی واکنش آزاد می شوند. این نوترون ها با گذشت زمان، بسیاری از سوخت اولیه مورد استفاده در محفظه واکنش را تخریب می کنند.
انتظار میرود که همجوشی هسته ای به عنوان یک تولید کننده ی انرژی چندین مزیت نظری نسبت به شکافت هسته ای داشته باشد. این مزیت شامل کاهش میزان واپاشی هستهای، کاهش مواد رادیواکتیو، کم شدن ضایعات هسته ای، منابع سوختی فراوان و افزایش ایمنی است. با این حال همجوشی کنترل شده به لحاظ عملی و اقتصادی بسیار دشوار است. تحقیقات در مورد رآکتور های همجوشی در دهه ۱۹۴۰ میلادی آغاز شد اما تا به امروز هیچ طرحی که در آن تولید انرژی بیشتر از استفاده ی انرژی الکتریکی در فرآیند همجوشی باشد، به دست نیامده است.
واکنش های همجوشی هنگامی اتفاق می افتند که دو یا چند هسته اتمی به اندازه کافی به یکدیگر نزدیک شوند که نیروی هسته ای آنها را به هم جذب کند. این اتفاق زمانی می افتد که این نیروی جاذبه هسته ای از نیروی الکترواستاتیکی که آنها را از هم جدا می کند، فراتر رود و آنها را به هسته های سنگین تر تبدیل کند. برای هسته های سبک تر از آهن ۵۶ ، این واکنش گرمازا است و انرژی آزاد می کند. برای هسته های سنگین تر از آهن ۵۶- ، این واکنش گرماگیر است و نیاز به منبع خارجی برای تامین انرژی دارد. از این رو، هسته های کوچکتر از آهن ۵۶- احتمالاً با یکدیگر ترکیب می شوند. در حالی که برای هسته های سنگین تر از آهن ۵۶- بیشتر محتمل است که هسته ی آنها شکافته شود.
نیرو های قوی کوتاه برد هستند یعنی تنها در مسافت های کوتاه عمل می کنند. نیروی الکترواستاتیکی دافعه، در مسافت های طولانی تر عمل می کند. برای ایجاد همجوشی هسته ای، باید انرژی کافی به اتم های سوخت داده شود تا به اندازه ی مورد نیاز به یکدیگر نزدیک شوند تا نیروی قوی فعال شود. مقدار انرژی جنبشی لازم برای نزدیک کردن اتم های سوخت به اندازه کافی، به عنوان “سد کولون” شناخته می شود. راه های تأمین این انرژی شامل شتاب بخشیدن به اتم ها در یک شتاب دهنده ذرات یا گرم کردن آنها تا دمای بالا است.
هنگامی که یک اتم تا دمای بالاتر از دمای یونیزاسیون خود گرم شود، الکترون های آن از بین می روند (یونیزه می شوند) و فقط هسته باردار (یون) را به جا می گذارند. نتیجه ی این امر تشکیل ابری داغ از یون ها و الکترون هایی است که قبلاً به آنها وصل شده بودند. این ابر داغ به پلاسما معروف است. از آنجا که بارها از هم جدا هستند، پلاسما از نظر الکتریکی رسانا بوده و از نظر مغناطیسی قابل کنترل است. بسیاری از دستگاه های همجوشی از این مزیت استفاده می کنند تا ذرات گرم شده را کنترل کنند.
در حال حاضر قدرت همجوشی، انرژی بیشتری را برای وزن معینی از سوخت استفاده می کند و خود سوخت (دوتریوم اولیه) به وفور در اقیانوس زمین وجود دارد. یعنی به میزان حدود ۱ در ۶۵۰۰ اتم هیدروژن در آب دریا دوتریوم است. اگرچه این ممکن است نسبتاً کم به نظر برسد (حدود ۰٫۰۱۵٪)، اما این میزان همجوشی می تواند نیاز های انرژی جهان را برای میلیون ها سال تأمین کند. از جمله دیگر مزایا می توان خاطر نشان کرد که از قدرت همجوشی می توان در فضای بین ستاره ای که در آن انرژی خورشیدی در دسترس نیست، استفاده کرد.