當氘原子和氚原子聚合，會生成兩個質子和兩個中子組成的氦原子，並釋放一個多餘的中子，產生約17。6MeV的能量。1剋核聚變燃料釋放的能量，相當於8噸石油完全燃燒，但想要在地球上和平地實現氘氚鉅變，必須滿足一個苛刻的條件：勞森判據。

勞森判據

即密度、溫度、約束時間的乘積達到一個數量級，這就需要將核燃料加熱到1億攝氏度以上，形成等離子體，這是物體固液氣之外的又一種狀態。高溫會使電子擺脫原子核的束縛，形成自由粒子，在等離子體中，電子帶負電，失去電子的原子即離子帶正電，它們均勻混合在一起，整體呈電中性。

但是地球上沒有任何一種材料能夠承載1億度的高溫，不過利用磁場可以隔空約束它們，讓它們懸浮起來。在平直均勻的磁場中，粒子受洛倫茲力將沿著磁場方向做螺旋線運動，其中帶正電的離子和帶負電的離子轉動不一樣。

核燃料裝置

想要讓核燃料等離子體無限運動下去，可以製造一個半徑為R的環形磁場，根據安培環路定理，這需要用一組通電線圈排成大環狀。然而在實際中，通電線圈內的磁場並不均勻，環路內側比外側半徑小，導致內側磁感應強度比外側大，磁感應強度梯度指向圓環中心。

根據麥克斯韋方程，在真空中磁感應強度梯度和彎曲的磁場，會給粒子注入垂直於運動方向的動能，和平行於運動方向的動能，讓粒子們漸漸偏離磁感線方向，這一現象被稱為粒子漂移。因為離子和電子的漂移方向相反，漸漸地核燃料中的離子將聚集在上部，而電子將聚集到下部。

正負電荷的分離將產生一個垂直向下的幽靈電場，它將和環形磁場共同作用，產生一個指向螺線管外的速度分量，上億度的核燃料會被這個分量甩出來，該怎麼辦？

這時候就需要第二組通電線圈，套在環形磁場之外，它可以產生一個垂直方向的磁場，從而合成一個環繞大軸的螺旋形磁場，聚集在下部的電子可以沿著螺旋磁場轉到上部與離子混合，同樣聚集在上部的離子也可以轉到下部，粒子們攪拌均勻，幽靈電場就消失得無影無蹤。

點火加熱

科學家利用MATLAB模擬了理想狀態下，核燃料單粒子的其中一種運動軌跡，在不考慮粒子間的相互作用的前提下，粒子沿著軌跡懸浮運動，完全不會洩露出來。成功束縛住核燃料後，就要考慮核燃料的點火和加熱了。

這需要在裝置中新增第三組通電線圈，中心螺管線圈，它能夠提供一個穿過核燃料環快速變化的磁通，在核燃料中感應出一個環向電動勢，擊穿核燃料形成等離子體，並在其內部產生感應電流，電流產生的歐姆熱能使核燃料不斷增溫，配合射頻電磁波和中性粒子束注入等各種輔助加熱手段，最終使核燃料達到1億攝氏度的聚變條件。

託卡馬克

上述就是託卡馬克，一種最有可能讓人類實現可控核聚變的構型，由蘇聯科學家在上世紀50年代提出，是環形、真空室、磁、線圈四個俄文詞的縮寫，但是時至今日，人類依然沒有製造出可控的核聚變裝置，用於生活中的能量消耗。