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理論上任何低於鐵的元素都可以進行核聚變反應，並釋放大量能量，但是目前人類引發核聚變的手段，主要靠提高溫度，在所有核聚變當中，氫元素的核聚變反應所需溫度最低，其中又以氘-氚的聚變最容易實現。
核聚變所需條件
根據愛因斯坦的質能方程，元素的平均核子質量決定了元素的聚變或者裂變方向，在所有元素當中，鐵元素的平均核子質量是最低，所以低於鐵的元素，理論上都可以聚變。
但是各種元素發生聚變的條件不一樣，這些條件包括溫度、壓力、等離子體溫度、約束時間等等，人類目前的技術手段，主要靠提高溫度來點燃聚變反應，其中氫元素的核聚變反應所需溫度最低，大約需要1億度，太陽內部的壓力超過1000億個大氣壓，在這樣的超高壓條件下也需要700萬度。
相比之下，其他元素的核聚變條件更高，比如在大質量恆星的內部，擁有比太陽內部更高的壓力，其中碳的核聚變需要大約2億度，氖的核聚變需要10億度，氧的核聚變需要20億度，矽的核聚變需要30億度。
在地球上，元素豐度排行依次為氧、矽、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂、氫、碳、氮……，雖然氧和矽是地球上最多的元素，但是要讓其發生核聚變所需溫度太高，現階段人類根本無法實現。
目前人類使用託卡馬克裝置，能穩定且持續達到的極限溫度是2億度，而且還是在壓力不高的情況下，根本無法點燃重元素的核聚變反應；如果不考慮反應溫度，那麼人類世界就能像《流浪地球》中的那樣，燒石頭就能獲取源源不斷的能源。
為何是氘-氚，而不是氫的其他同位素組合？
氫元素一共有三種同位素，也就是氕（H）、氘（D）、氚（T），氕核是獨立的質子，理論上氕核與氕核也能聚變，然後生成氘核，反應方程式為：
H1+H1→D2+e(+)+ν，Q=1.442Mev；
但是氕核帶正電，要讓兩個氕核結合起來並不容易，對於氘核和氚核來說，由於多了中子，中子起了緩和作用，使得D-D，D-T的結合更加容易，由於氚核比氘核還多一個中子，所以D-T的結合比D-D更容易，反應截面更大，核聚變所需溫度也就更低。
理論上T-T的組合也可以，但是氚核在自然界的豐度為0.004%，氘核的豐度為0.016%，氘核是穩定元素，氚核半衰期為12.43年，製造氚核的成本比氘核高很多很多，而且還不易儲存。
實際情況
人類研究核聚變已有幾十年的時間，要實現可控核聚變還有很多技術有待攻克，實際考慮的情況也更為複雜，比如我們可以利用D-T生成高能中子，然後高能中子撞擊鋰結合生成氚核，可用於補充價格昂貴的氚。
對於人類而言，最理想的核聚變材料是氦-3，氦-3的聚變過程不會產生輻射，而且釋放能量也比較高，聚變所需溫度也在人類能實現的範圍內，反應方程式為：
He3+He3→He4+2H1，Q=12.86Mev；
但是氦-3在地球上的含量極低，據估計，全球可開採的氦-3僅僅半噸，但是在月球上，可開採的氦-3高達100萬噸以上，所以有些資料說，月球上最寶貴的資源就是氦-3。
冷核聚變神話
冷核聚變技術，是指在接近常溫的情況下實現核聚變反應，類似《鋼鐵俠》中盔甲胸前的方舟反應爐，雖然歷史上有不少宣稱實現冷核聚變的例子，但是無一例外都被否定了，其中最著名的是1989年的「弗萊西曼-龐斯實驗」。
在2015年，Google提供1000萬美元，召集了大約30位科學家，試圖重現弗萊西曼-龐斯實驗，經過多年的研究後，科學家在2018年宣布研究結果為「冷核融合的證據不足」，基本上就是宣布了冷核聚變的死刑。
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