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轻原子核相遇时聚合为较重的核并放出巨大能量的过程。例如氘核和氚核相遇时，就可能发生聚变而形成氦核并放出一个中子，这个反应释放的能量约为每秒每克1011焦耳。聚变的主要材料是重水，可从海水中提取。大规模聚变的控制，目前正在探索研究。
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