Le terme 'fusion nucléaire' est utilisé lorsque plusieurs atomes sont fondus les uns avec les autres.
Par exemple, un atome d'hélium-4 est constitué de deux protons et de deux neutrons. Sa masse atomique est de 4.00153u, mais la masse atomique de deux protons et deux neutrons seuls est de 4.03188u. Une partie minuscule de leur masse a été transformée en énergie lorsque les protons et les neutrons ont fusionné. C'est ce qu'on appelle l'énergie de liaison d'un élément. Différents éléments ont différentes quantités d'énergie de liaison. Lors de la fusion nucléaire, deux ou plusieurs noyaux sont combinés pour former un seul noyau et/ou particules subatomiques.
Un processus de fusion nucléaire qui produit des noyaux atomiques plus légers que le fer-56 ou le nickel-62 libère généralement de l'énergie. Ces éléments ont une masse relativement faible et une énergie de liaison par nucléon relativement importante. La fusion de noyaux plus légers libère de l'énergie (processus exothermique), tandis que la fusion de noyaux plus lourds entraîne une rétention d'énergie par les nucléons produits, et la réaction qui en résulte est endothermique. La fusion nucléaire utilise des éléments plus légers, tels que l'hydrogène et l'hélium, qui sont en général plus fusibles, tandis que les éléments plus lourds, tels que l'uranium, le thorium et le plutonium, sont plus fissibles. L'événement astrophysique extrême d'une supernova peut produire suffisamment d'énergie pour fusionner des noyaux dans des éléments plus lourds que le fer.
