在自然界中，氢有三种同位素，分别是原子核中没有中子的氕，原子核中有一个中子的氘（重氢），原子核中有两个中子的氚（超重氢）。其中氕的丰度最高，达到了99.98%。在宇宙中，恒星的发光原理是氕的核聚变反应，结果产生氦-4。而在人工核聚变中，使用的核聚变原料才是氘和氚。那么，为什么人类不使用丰度最高的氕来进行核聚变反应呢？
原因就在于氕的核聚变反应很难进行，而氘和氚较为容易发生核聚变反应。氕原子核就是质子，它们带正电荷，这意味着它们会互相排斥。氕的核聚变反应是分步进行的，没有不带电荷的中子存在，质子很难结合在一起形成没有束缚态的双质子（氦-2）。就算质子结合在一起形成双质子，它还需要经历β+衰变产生氘、正电子和中微子，这样才能进行接下来的核聚变反应，但发生β+衰变的概率极低。
β+衰变
只有在像太阳这样恒星的核心区域，大量的氕原子核在极端温度和压力下才能更容易地发生核聚变反应。但即便如此，一个氕原子核真正完成一系列的核聚变反应仍然相当不容易，这个时间需要持续长达10亿年。人类还无法实现维持氕核聚变反应的极端条件，所以这种过程现在只发生在恒星内部。
相比之下，由于氘和氚原子核中存在电中性的中子，它们更容易结合成有束缚态的氦-5。然后，氦-5又会衰变成氦-4和中子，这样核聚变反应更容易进行下去。因此，目前的人工核聚变都是采用氘和氚。但现在人类还无法控制这种核聚变反应，诸如氢弹爆炸都是不可控的。如果未来可控核聚变被攻克了，将能解决能源问题。
此外，有答主称，氘和氚核聚变释放出的能量高于氕核聚变，这是不对的，看看它们的比结合能就知道了：
氕的比结合能比氘和氚都要小，所以核聚变所能产生的能量更高。氕核聚变反应的终点不是氘，而是氦-4，质子-质子链式反应可以释放出相当巨大的能量。
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