当前核聚变最大的难题是没有可以容纳足够高温的材料。所谓核裂变，简单点来理解就是只由不核核、铀核质量较重的原子核分裂为两个或多个质量较小的原子，而核聚变则是将两个较轻的核结合，形成一个较重的核和一个很轻的核或粒子。根据爱因斯坦的质能方程，核裂变和核聚变都是只需要微量的质量就可以转化成巨大的能量。不过相比于核裂变，核聚变所释放的能量要更大，对环境造成的可能性的污染和破坏要比核裂变小得多。
核聚变实验
最关键的是，相较于核裂变反应而言，核聚变反应的燃料供应充足，其中正星在地球上的储量高达10万亿吨，而氦三在地球上的储量虽然极少，但在月球上的储量却极为丰富。美国国家点火装置，从2010年开始正式点火试验，一直到2022年12月5日才首次实现了所谓的能量竞增益，达到了点火标准，仅成功做到了这一点，前后耗时就长达13年。
原子核束缚
可控核聚变的实现到底为什么这么难，简单点来说，想要让核聚变反应发生，那么不仅要通过巨大的压力或其他方式将众多原子核约束在一个小空间内，以增加它们之间相互碰撞的机会。其次，还需要极高的温度环境来让原子核克服彼此之间的电排斥力，最终让它们之间的合力吸引力超过电排之力。
聚变材料
事实上，两个原子核要靠近到原子尺度的十万分之一才有可能发生聚变，而人类目前还达不到太高的压强。不过，核聚变所需超高温和超高压的效果在某种程度上可以互补。这说明，如果将温度提高，那么所需的压强就可以不用那么高。可控核聚变的难点在于如何将聚变材料加热到上亿度的超高温，以及用什么容器来装温度这么高的聚变材料。
