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可控核聚变是指在人工控制条件下，通过持续、稳定的核聚变反应释放能量的技术。核聚变能具有资源丰富、清洁绿色、安全高效等特点，是人类未来理想终极能源的首要选择。
核聚变使用的燃料在自然界中十分丰富，如每升海水中含有0.03克氘，全球海水中就有超过45万亿吨氘。核聚变反应过程不产生污染环境的氮化物和硫化物，不排放二氧化碳，是理想的低碳能源。
实现核聚变反应，需要同时满足三个条件：足够高的温度、一定的密度和一定的能量约束时间，三者的乘积称为聚变三乘积。根据劳逊判据，只有聚变三乘积大于一定值，才能产生有效的聚变功率输出。
核聚变实现方式主要包括磁约束、惯性约束、引力约束。目前国际上主流可控核聚变发电的技术路径为磁约束、惯性约束。
磁约束：利用强磁场约束高温等离子体，避免其接触容器壁。托卡马克装置是目前最有前景的磁约束核聚变装置。中国“东方超环”（EAST）和“环流三号”已实现百秒级高约束模式运行。
惯性约束：通过激光或粒子束瞬间压缩燃料靶丸，瞬间达到超高密度，但仅能维持极短时间。美国国家点火装置（NIF）是惯性约束聚变的典型代表。
聚变增益因子Q是直接衡量聚变反应堆品质的参量，其定义为聚变反应产生的聚变能量输出值与外部能量输入值之比。当Q=1时，输出能量与输入能量达到平衡。为了保证反应时长，需要更高Q值（至少达到Q=5）才可能在不需要外部加热的条件下实现自我维持，达到真正的点火条件。如果再考虑到反应堆的建设和运营等成本，则Q值至少等于10才能达到经济平衡，Q值大于30的时候核聚变发电站有望实现商业化。
ITER（国际热核聚变实验堆）是全球范围国际科技合作项目，建设目的为试验和演示聚变电站的关键技术。ITER装置设计总聚变功率达到5×10⁵kW，是一个电站规模的实验反应堆。其作用和任务是利用具有电站规模的实验堆证明氘、氚等离子体的受控点火和持续燃烧，验证聚变反应堆系统的工程可行性，综合测试聚变发电所需的高热流和核部件，实现稳态运行，从而为建造聚变能示范电站奠定坚实的科学基础和必要的技术基础。
中国自20世纪90年代开始托卡马克研究，先后建成运行合肥超环（HT-7）、中国环流器二号（HL-2A）及东方超环（EAST）等装置。2006年中国正式加入ITER项目，负责完成了ITER装置多个重要部件的设计、制造与装配任务。我国根据自己的国情，制定了中国磁约束聚变能发展路线：实验装置-实验堆-工程堆、示范堆-商业堆。
随着相关材料和技术的突破，尤其是新型高温超导材料的研发与产业化不断取得进展，紧凑型核聚变装置成为现实。私营企业进入核聚变领域的门槛随之降低。根据FIA发布的2024年聚变能产业报告，截至2024年7月，核聚变行业累计融资规模71亿美元，较2023年增长14.5%。
核聚变产业链包括上游原材料、中游设备及下游核电应用。上游主要是各类原料供应，包括金属钨、铜等第一壁材料，各类有色金属等高温超导带材原料以及氘氚燃料。中游主要为各类设备，包括磁体、偏滤器、第一壁、磁体支撑等核聚变主机设备，以及压力容器、蒸汽发生器、汽轮机、发电机、各类泵阀等其他设备。下游主要为核电站运营，是技术成果转化与商业化应用的核心环节，用于商业发电。
数据显示，测算的聚变实验堆设备总空间2千亿元、聚变商业堆设备总空间3万亿元按比例拆分，则全球核聚变设备市场年均新增规模将从2021至2025年的254亿元增长至2031至2035年的10860亿元，CAGR约23%。
