دانشمندان بیش از ۷۰ سال است که در تلاش بوده‌اند که از فرآیند همجوشی هسته‌ای - که منشا انرژی ستاره‌ها مانند خورشید است- برای تولید انرژی استفاده کنند. ستاره‌های «نوع اصلی» مانند خورشید با اتصال اتم‌های هیدروژن تحت فشار و دمای بسیار بالا و تولید هلیوم می‌توانند ماده را به نور و حرارت بدل کنند و مقدار عظیمی انرژی به وجود آورند. اگر این شیوه تولید انرژی عملی شود، می‌توان به مقدار زیادی انرژی دست یافت بدون اینکه گازهای گلخانه‌ای یا زباله‌های رادیواکتیو با عمر طولانی ایجاد شود.
اما شبیه‌سازی شرایطی که درون ستاره‌ها وجود دارد، کار ساده‌ای نیست. شایع‌ترین طراحی برای رآکتورهای همجوشی هسته‌ای یا «توکامک» به صورت داغ کردن شدید پلاسما و بعد به دام انداختن آن درون یک محفظه دونات‌شکل با میدان‌های مغناطیسی قدرتمند است.
پلاسما یک گاز به شدت یونیزه‌شده حاوی یون‌های مثبت و الکترون‌های آزاد با بار منفی است و یکی از چهار حالت اصلی ماده (سه حالت دیگر: جامد، مایع و گاز) شمرده می‌شود.اما ثابت نگهداشتن مارپیچ پلاسما به شدت داغ‌شده و متلاطم برای مدت کافی برای رخ دادن همجوشی هسته‌ای، روند بسیار مشکلی است. ناتان یاولینسکی، دانشمندان اتحاد شوروی نخستین توکامک را در سال ۱۹۵۸ طراحی کرد، اما تا به حال کسی نتوانسته است رآکتور تجربی از این نوع طراحی کند که بتواند انرژی بیشتری نسبت به انرژی مصرفی‌اش تولید کند.
یکی از موانع عمده این است که چگونه با پلاسمایی این همه داغ می‌شود تا همجوشی هسته‌ای در آن رخ دهد، کار کرد. رآکتورهای همجوشی نیاز به دماهای بسیار بالایی دارند- که بسیار بالاتر از خورشید است- زیرا در فشارهای بسیار پایین‌تر از فشاری عمل می‌کنند که به طور طبیعی در هسته ستاره‌ها وجود دارد. رساندن دمای پلاسما به دمایی بالاتر از خورشید بخش ساده کار است، اما یافتن راهی برای مهار کردن آن (یا با لیزر یا با میدان مغناطیسی) تا دیواره‌های رآکتور را ذوب نکند، و در عین حال روند همجوشی هم ادامه یابد، کار بسیار پیچیده‌ای است.
در حال حاضر چند رآکتور همجوشی هسته‌ای آزمایشی در جهان وجود دارند، از جمله «توکامک آزمایشی پیشرفته ابررسانایی» (EAST) در چین و «رآکتور گرماهسته‌ای آزمایشی بین‌المللی» یا «ایتر» (ITER) که در شهر مارسی فرانسه در دست ساخت است و ۳۵ کشور در این طرح همکاری دارند.
در همین زمینه:
