Термоядреният синтез е ядрена реакция, при която две или повече ядра се сливат и образуват по-тежко ядро. При реакцията се отделят огромни количества енергия, която произлиза от разликата в масите на реагиращите ядра и новосъздаденото ядро. Образуваното ядро има маса, която е по-малка от сборната маса на двете реагиращи ядра.
За да се случи термоядреният синтез трябва да се преодолее положителното електростатичното отблъскване на ядрата и да вземе превес силното ядрено взаимодействие. За целта, ядрата трябва да са на много малко разстояние. Нещо от порядъка на 10^-15 м. За това е нужно достигането на много висока температура и налягане. Когато молекулите се нагорещят много, електроните от електронната им обвивка се освобождават и се образува флуид, който е смесица от свободни електрони и ядра на елементи. Този флуид се нарича плазма.
Слънцето е добър пример за термоядрен реактор. Във вътрешността си Слънцето успява да създаде приятна среда за протичането на термоядрения синтез. Заради гравитационните сили то успява да постигне нужните температура и налягане, за да се случи реакцията. Въпреки много голямото разнообразие от термоядрени реакции случващи се в Слънцето, основният процес е сливането на изотопи на водорода, деутерий и тритий, и образуването на хелий.
На Земята ние се опитваме да създадем нужните условия за протичането на термоядрения синтез. Усвояването му би довело до енергийна революция. Деутерий и тритий са изотопи, които се добиват изключително лесно. Деутерий се съдържа в океаните в огромни количества и не е токсичен. Тритийят е радиоактивен и се добива от литий, но въпреки това не е скъп. Фактът, че реагентите за термоядрения синтез се набавят толкова лесно прави синтезът добра опция за генерирането на енергия. Голямата температура и налягане са основните пречки за интегрирането на термоядреният синтез на Земята. За момента енергията ,която изхабяваме, за да постигнем нужните условия е в по-големи количества, от колкото енергията, която добиваме от самия синтез. Въпреки това, технологиите се развиват и в скоро бъдеще може термоядрените реактори да станат основните източници на енергия.
Най-ефективният начин за контролирането на силно нагорещената плазма е чрез токамак. Токамакът представлява камера, в която се образува и съдържа плазма. Тя има формата на кравай и използва магнити, за да контролира плазмата.
