Siden 1920’erne har man vidst, at fusionsprocesser er solens energikilde. Op gennem 1940’erne begyndte de første forsøg på at bygge en fusionsreaktor på Jorden, men man var langt fra at opnå forhold, som muliggjorde hyppige fusionsprocesser. Kort sagt: Fusionsreaktorerne havde ikke en tilstrækkelig ydeevne. Forskellige koncepter blev afprøvet igennem 1950’erne og 1960’erne, og mange forskere var optimistiske. Det viste sig dog, at det var vanskeligere end forventet at indeslutte et plasma med høj energi. Men i 1968 skete der et stort gennembrud: Forskere fra Sovjetunionen demonstrerede med tokamakken T-3, at de kunne opnå plasmatemperaturer på 10 millioner kelvin, hvilket var mere end ti gange så højt som europæiske fusionsmaskiner havde opnået. Tokamakken blev derefter det foretrukne design for fusionsreaktorer, og mange forskellige tokamakker blev konstrueret de følgende år. Et billede af tokamakken T-3 ses på figur 1.
Plasmaet i tokamakken T-3 blev udelukkende opvarmet ved, at en strøm blev ført gennem plasmaet. For at opnå højere temperaturer var andre opvarmningsmetoder nødvendige, og både opvarmning ved tilskud af neutrale partikler og ved brug af elektromagnetiske bølger blev demonstreret i 1970’erne. Temperaturer på 60 millioner kelvin blev opnået på tokamakken PLT (Princeton Large Torus).
I 1978 blev planen for konstruktionen af den europæiske tokamak JET (Joint European Torus) godkendt, og tokamakken stod færdig i 1983. Et billede af JET er vist på figur 2. Volumenet af plasmaet i JET er 80 m3, hvilket var omkring 100 gange større end de største tokamakker før JET. Håbet for JET var at opnå break-even. Break-even betyder, at fusionseffekten af plasmaet er lig opvarmningseffekten. Helt konkret medfører break-even, at den producerede fusionsenergi pr. tid er identisk med den energi pr. tid, som plasmaet absorberer som varme fra eksterne opvarmningskilder. Q-værdien beskriver netop fusionseffekten delt med opvarmningseffekten, og break-even er derfor ensbetydende med, at Q-værdien er Q = 1. Hvis Q > 1 er fusionseffekten større end opvarmningseffekten, og dette er et fundamentalt krav for fremtidige fusionskraftværker, da disse kraftværker netop alt i alt skal producere energi.
I 1997 opnåede JET med et deuterium-tritium-plasma at producere en fusionseffekt på 16 MW, mens plasmaet blev opvarmet med 24 MW. Dette svarer til en Q-værdi på Q = 16 MW / 24 MW = 0,67. Det er stadig rekorden for højeste Q-værdi i en tokamak. JET opnåede altså ikke det ønskede break-even (Q = 1).
I 1985 blev USA og Sovjetunionen enige om at arbejde sammen om at udvikle en testreaktor. I løbet af de følgende 20 år blev flere lande involveret, og i 2006 blev den endelige aftale for reaktoren, ved navn ITER, underskrevet. ITER er fortsat under konstruktion, og officielt forventes det pr. dags dato, at ITER producerer plasma for første gang i 2025. Et billede af ITER ses på figur 3. Man er allerede ved at planlægge ITER's efterfølger, DEMO (DEMOnstration Fusion Power Plant). DEMO forventes pr. dags dato at kunne producere strøm til elnettet tidligst i løbet af 2050'erne. Læs mere om ITER og DEMO her.
I løbet af de seneste år er flere virksomheder og organisationer begyndt at interessere sig for fusionsreaktorer. CFS er et privat amerikansk firma, og ifølge deres optimistiske tidsplan er deres mål at kunne bygge et fusionskraftværk allerede i 2030’erne.