Принцип работы термоядерного реактора основан на реакции термоядерного синтеза, в ходе которой два более лёгких атомных ядра объединяются, образуя более тяжёлое ядро и выделяя при этом энергию. 2

Процесс происходит так: в камеру реактора закачивают топливную смесь из изотопов водорода — дейтерия и трития. 1 Затем этот газ нагревают до крайне высоких температур, от 150 до 300 миллионов °C. 4

При таких условиях ядра изотопов водорода сталкиваются и, преодолевая кулоновский барьер, сливаются, образуя ядра атомов гелия. 3 В результате каждого акта такого синтеза выделяется энергия. 3

Чтобы поддерживать процесс термоядерного синтеза, частицы горячей плазмы должны удерживаться в центральной области, иначе плазма будет быстро остывать. 5 Для этого используют магнитное поле, которое генерируют сверхпроводящие катушки. 3

Кроме того, есть другая концепция термоядерного синтеза — инициирование цепных реакций внутри реактора путём нагревания и сжатия топливной мишени с помощью мощного лазерного излучения (инерционный синтез). 3