(ingiliscə - nuclear fusion - nüvə sintez) çox yüksək temperaturda nəhəng enerji kütləsinin alınması ilə müşayiət edilən kiçik atom nüvələrinin daha ağır nüvələlərə birləşməsi reaksiyası. İstilik-nüvə reaksiyasının başlaması üçün çox böyük temperatur lazımdır (milyonlarla dərəcə). Süni istilik-nüvə reaksiyası ilk dəfə hidrogen bombasının partladılması nəticəsində həyata keçirilmişdir. Lakin bu reaksiya idarə olunmadığından ondan stabil enerji mənbəyi kimi istifadə etmək mümkün deyil. Təbii şəraitdə proton-proton tipli istilik-nüvə reaksiyası hidrogen nüvələri arasında günəş də daxil olmaqla ulduzların daxilində gedir. Günəşin nəhəng ölçüsü və günəş maddəsinin sıxlığı onun milyardlarla il günəş sistemini enerji ilə təmin edəcəyini deməyə əsas verir. İstilik-nüvə enerjisinin alınması prosesində mürəkkəb tədqiqatlara əsasən müəyyən edilmişdir ki, müvafiq layihələri heç bir dövlət təkbaşına yerinə yetirə bilməz və burada ümumi səylər, birgə elmi-texniki və maliyyə potensialı ortaya qoyulmalıdır. Buna görə də hazırda istilik-nüvə energetikası sferasında “Beynəlxalq Eksperimental İstilik-nüvə Reaktoru”nun layihəsi üzrə fəaliyyət reallaşmaqdadır.