Fuzja jądrowa jest źródłem energii Słońca i gwiazd. Jest to proces w którym dwa atomy wodoru łączą się ze sobą, tworząc w rezultacie atom helu. W trakcie reakcji część masy wodoru zamienia się w energię. Reakcją, którą najłatwiej przeprowadzić jest fuzja deuteru (ciężkiego  izotopu wodoru) z trytem (bardzo ciężkim izotopem wodoru), w wyniku której  powstaje hel i neutron. Deuter występuje w wodzie naturalnej, natomiast tryt  może być produkowany w reakcji fuzji neutronu (powstałego w reakcji fuzji) z litem. Lit jest metalem lekkim również powszechnie występującym w naturze Reakcja fuzji jądrowej może być niewyczerpalnym źródłem energii.

Rys. 1: Reakcja fuzji jądrowej deuteru i trytu, produktami są hel i neutron oraz wydziela się  bardzo dużo energii.

Aby możliwa była reakcja fuzji jądrowej atomy wodoru muszą być podgrzane do  bardzo wysokiej temperatury (100 milionów stopni). Atomy stają się wtedy jonami  (tworzą plazmę) i otrzymują na tyle dużą energię, że mogą zbliżyć się do siebie  i połączyć w procesie fuzji. Słońcu i gwiazdom pomaga w tym grawitacja. Na Ziemi dwa sposoby utrzymywanie plazmy: magnetyczne i bezwładnościowe są bardziej praktycznymi rozwiązaniami. W pierwszej metodzie, pole magnetyczne  wykorzystywane jest do utrzymywania plazmy (jonów) skupionych blisko siebie,  podczas równoczesnego ich podgrzewania za pomocą mikrofal lub innych źródeł energii. Metoda magnetycznego utrzymywania plazmy wykorzystywana jest w  tokamakach. W metodzie bezwładnościowej malutka kapsułka wodorowa jest poddawana działaniu wielu wysokoenergetycznych promieni laserowych w bardzo krótkim czasie. W efekcie jest ściskana i ogrzewana do tak wysokich wartości ciśnienia i temperatury, że możliwa staje się fuzja jądrowa.

Rys. 2: Zasada działania tokamaka. Plazma jest skupiona w centralnej części  komory w kształcie pierścienia (obwarzanka),  która jest nazywana torusem. Cewki nadprzewodnikowe generują pole magnetyczne,  pod wpływem którego cząstki naładowane plazmy krążą po okręgach, nie dotykając  ścian komory. W rzeczywistych tokamakach są jeszcze dodatkowe cewki, które  modyfikują pole magnetyczne.

Bezpieczeństwo i koszty. Naukowcy szukają sposobów na przeprowadzanie reakcji fuzji na Ziemi od ponad 50 lat. Paliwo do fuzji jest praktycznie niewyczerpalne. Jeden spośród  6500 atomów wodoru w wodzie jest atomem deuteru. Jeden litr wody może  dostarczyć tyle energii ile 300 litrów benzyny. Poza tym fuzja jest przyjazna  środowisku, nie wytwarza ani gazów spalinowych ani cieplarnianych. Chociaż  fuzja jest reakcją jądrową, jej produkty (hel i neutron) nie są radioaktywne.  Jeśli elektrownie plazmowe zostaną odpowiednio zaprojektowane, nie będą  wytwarzać długożyciowych odpadów radioaktywnych i będą bezpieczne dla  otoczenia. Szacunkowe obliczenia wykazują, że koszt uzyskania energii  elektrycznej  w elektrowni plazmowej jest  taki sam jak koszt uzyskania energii elektrycznej z innych źródeł.