核聚變反應(yīng)堆利用輕的原子核相互碰撞，發(fā)生聚變反應(yīng)，變成重的原子核。核聚變總共有三種約束形式，分別是重力約束、慣性約束，以及磁約束。目前以磁約束中的托卡馬克(Tokamak)為主流研究方向。在法國(guó)南部建造的國(guó)際熱核實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆(International Thermonuclear Experimental Reactor, ITER)是世界上至大的托卡馬克裝置，研究參與方包括歐盟、美國(guó)、俄羅斯、中國(guó)、印度、日本、韓國(guó)。

  在托卡馬克中，反應(yīng)物質(zhì)需要以等離子體的形式存在于反應(yīng)堆中。反應(yīng)堆由無(wú)磁性材料制成，通常為不銹鋼制成的腔體。在反應(yīng)時(shí)先將腔體內(nèi)的空氣排出，再注入一定量的反應(yīng)氣體，通常為氫氣、或者氫的同位素氘和氚。通過(guò)一定的加熱方式，比如歐姆加熱、射頻加熱，或者中性束加熱等，將氣體加熱到一定溫度并發(fā)生電離，形成等離子體。再觀察等離子體的一些物理屬性，如壓力、溫度、密度等。