相對(duì)于化石能源的有限儲(chǔ)量，氘和氚在海洋中可以說(shuō)無(wú)處不在，其含量高達(dá)幾十萬(wàn)億噸，幾乎是無(wú)窮無(wú)盡的。氘和氚是自然界中最容易實(shí)現(xiàn)核聚變反應(yīng)的元素，如果將海水中蘊(yùn)含的氘和氚全部用于核聚變反應(yīng)，其釋放出的核聚變能足夠人類利用上百億年。所謂核聚變能，簡(jiǎn)而言之就是等離子態(tài)的較輕原子核聚合為一個(gè)較重原子核的變化過程中所釋放出的能量。這一劇烈的能量釋放過程遵守自然科學(xué)中著名的質(zhì)能方程。原子彈（核裂變）、氫彈（核聚變）正是基于這一原理而成為現(xiàn)實(shí)的。

在進(jìn)行核聚變反應(yīng)時(shí)，氘和氚元素處于等離子態(tài)。我們知道，物質(zhì)通常被分為固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三種物理狀態(tài)。事實(shí)上，自然界中還存在不屬于這三種狀態(tài)的情形，等離子態(tài)被稱作是物質(zhì)的第四態(tài)，它是一種物質(zhì)經(jīng)過充分電離、整體呈電中性的物理狀態(tài)。普通大眾通常對(duì)等離子態(tài)的概念比較陌生，其印象一般是源于等離子電視的宣傳或稱謂。其實(shí)日常生活中經(jīng)?？梢越佑|到等離子態(tài)，只是我們不注意而已，如蠟燭的火苗、電焊的弧光等就是典型的等離子態(tài)物質(zhì)。

當(dāng)?shù)入x子態(tài)的氘和氚進(jìn)行聚合反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)溫度高達(dá)幾千萬(wàn)甚至上億攝氏度。如果同時(shí)還具備足夠長(zhǎng)的能量約束時(shí)間及其他附加條件，這種聚變反應(yīng)就可以穩(wěn)定地持續(xù)進(jìn)行。太陽(yáng)之所以炙熱無(wú)比，正源自于太陽(yáng)內(nèi)部無(wú)時(shí)無(wú)刻不進(jìn)行著劇烈的核聚變反應(yīng)；氫彈之所以威力驚人，利用的也正是核聚變反應(yīng)時(shí)瞬間所產(chǎn)生的巨大能量。目前，全球?yàn)閿?shù)不多的國(guó)家正在實(shí)施受控核聚變的前瞻性研究計(jì)劃，與之相關(guān)的托卡馬克系統(tǒng)的研制也取得了初步的進(jìn)展。托卡馬克系統(tǒng)俗稱為“人造太陽(yáng)”，即通過人工環(huán)境模擬太陽(yáng)內(nèi)部的核聚變過程，以便獲得巨大的核聚變能供人類所需。如果受控核聚變的研究真正大獲成功的話，則意味著人類社會(huì)不用再單靠自然界的太陽(yáng)提供一切能量了，需要的時(shí)候人們可以制造出“太陽(yáng)”來(lái)滿足自身對(duì)能量的需求，這將一勞永逸地解決人類社會(huì)的能源短缺問題。然而，利用核聚變能的最大困難不在于實(shí)現(xiàn)核聚變反應(yīng)，而恰恰在于實(shí)現(xiàn)受控。即核聚變反應(yīng)瞬間所積聚的巨大能量需要按照人們的意愿緩慢釋放，如在半年或一年的時(shí)間內(nèi)釋放完畢，這樣才能達(dá)到利用的目的。否則像大自然的閃電一樣，盡管瞬間產(chǎn)生強(qiáng)大電能，但同樣瞬間即逝，利用價(jià)值基本上為零。如果人類利用核聚變能就像氫彈爆炸過程那么迅猛的話，這種不可控制的能量瞬間釋放恐怕就不是福音了，只會(huì)給人類帶來(lái)巨大的災(zāi)難。

事實(shí)上，作為“人造太陽(yáng)”的托卡馬克系統(tǒng)說(shuō)起來(lái)不難理解，但實(shí)踐起來(lái)卻是異常困難。自從上世紀(jì)50年代托卡馬克系統(tǒng)出現(xiàn)于前蘇聯(lián)以來(lái)，至今已經(jīng)過了大半個(gè)世紀(jì)。由于認(rèn)識(shí)問題的角度和理解的程度不同，圈子外的普通民眾總是比較性急，認(rèn)為研究人員無(wú)能，進(jìn)展緩慢；圈子內(nèi)的研究人員認(rèn)為這已經(jīng)很快了，研究進(jìn)展的速度并不比高能加速器及計(jì)算機(jī)芯片領(lǐng)域的進(jìn)展慢。在專業(yè)研究人員看來(lái)，就是這么快的發(fā)展速度，21世紀(jì)中葉以后人們才會(huì)比較務(wù)實(shí)地談?wù)摵司圩儼l(fā)電的遠(yuǎn)景方案。如果說(shuō)2050年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，那聽起來(lái)仍然像是天方夜譚。其開發(fā)的周期之所以比較長(zhǎng)，原因在于，類似托卡馬克系統(tǒng)這樣的大科學(xué)工程需要足夠的時(shí)間和資金投入，一代又一代的大規(guī)模裝置需要相繼建造，不能跨越，更不能違背科學(xué)規(guī)律而意氣用事，這種時(shí)間過程上的積累是無(wú)法逾越的。而其他如從月球上獲取大量的氦-3元素，從而相對(duì)容易的實(shí)現(xiàn)核聚變反應(yīng)，這些設(shè)想更是泛泛之談。氦-3反應(yīng)堆的等離子體參數(shù)要求比托卡馬克系統(tǒng)更高，而且世界各國(guó)至今還未遴選出公認(rèn)最佳的等離子體約束方案。至于氦-3反應(yīng)堆何時(shí)真正形成氣候，著實(shí)難以預(yù)料。人類現(xiàn)在研制的托卡馬克系統(tǒng)還處于最初的低級(jí)階段，其釋放能量的最長(zhǎng)時(shí)間僅為幾百秒，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到作為能源加以利用的時(shí)間周期要求，距離大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用更有很長(zhǎng)的一段路要走，至少需要幾十年乃至上百年的時(shí)間，核聚變能也因而被認(rèn)為是遙遠(yuǎn)的能源。