本书从能源的基本概念和太阳等恒星中的聚变开始，讲述人造太阳——受控核聚变可以利用的聚变反应及不同反应的比较；从能源系统的功率平衡概念出发，阐明聚变实现能源利用的必备条件；从如何实现聚变条件，讲述几种可能实现受控聚变的主要途径；从物理走向工程，讲述聚变堆和聚变电站面临的物理和工程挑战；最后从聚变能源和聚变研究的特点出发，在社会发展和人类文明进步的高度探讨聚变能源研发的前景。

高喆，清华大学教授，1997年和2002年于清华大学获得学士和博士学位，一直从事磁约束聚变与等离子体物理相关教学和科研工作，主讲多门本科和研究生课程，指导四十余位学生获得博士和硕士学位，承担国家杰出青年基金项目、国家自然科学基金委重点项目、国际合作项目、国家重大科研仪器研制项目、科技部973和国家磁约束聚变能研究发展研究专项项目、教育部优博专项等多项科研项目，在不稳定性与湍流输运、波与等离子体相互作用、球形托卡马克物理等方向发表论文一百余篇。

前 言 自从知道太阳的能量来自聚变，在地球上建造一个“人造太阳”，实现丰富、高效、清洁、安全的聚变能源利用就成为人类的一个伟大而美丽的梦想。从20世纪50年代到现在的70多年里，聚变能源的开发研究经历了巨大的进展，也遭受了颇多挫折，然而人类不断探索进取，争取早日实现聚变能利用的努力一直在持续， 聚变能也一直被认为是可以改变世界能源格局的突破性技术。 当下，聚变研究进入从物理到工程的关键阶段，国际合作的国际热核聚变实验堆（ITER）计划尽管一再推迟但仍在继续推进，各主要国家也纷纷制定了从实验堆到工程堆再到示范电站的发展路线图。 尤其是近年来高温超导材料和人工智能技术的发展有望快速推动聚变发展的进程，政府外的社会资本也开始纷纷支持聚变研发的开展，聚变研究进入一个发展的新机遇期。 在这样的背景下，不少学校的工程物理或核工程相关专业开始将聚变能源相关课程纳入本科必修或限选课程。作者所在的清华大学工程物理系也是如此，为满足同学们对聚变能源了解的需求，在2018年开设“聚变能源概论”课程，然后从任选到限选再到必修。在授课的过程中，作者从国内外一系列教材和参考书中学到了很多系统的知识，但同时感觉缺乏一本合适的教材用于课程教学。以往的参考书或过于简略科普而缺乏课程知识体系的系统性和科学性，或专注于等离子体物理之具体问题而缺乏对聚变的全貌性介绍。例如, Friedberg的《等离子体物理与聚变能》相对而言对聚变系统的功率平衡介绍比较完整，但其等离子体物理部分过于深入，且缺乏对聚变工程部分的介绍； McCracken等的《宇宙能源------聚变》 则过于科普； F.F. Chen的...