La fusión por confinamiento magnético es un enfoque de la fusión nuclear que implica suspender un plasma (gas ionizado) en un campo magnético y elevar su temperatura y presión a grandes niveles. La fusión nuclear es un tipo de energía nuclear que se produce cuando los núcleos atómicos ligeros (hidrógeno, deuterio, tritio o helio) se fusionan a grandes temperaturas y presiones. Toda la luz y el calor del Sol se derivan de las reacciones de fusión nuclear que se desarrollan en su núcleo. Es a través de esto que el Sol puede existir en absoluto: la presión hacia afuera de las reacciones de fusión equilibra la tendencia al colapso gravitacional.
Aunque la humanidad ha aprovechado la energía de fisión, rompiendo núcleos pesados, para la energía nuclear, la energía de fusión exitosa aún se nos escapa. Hasta ahora, cada intento de generar energía de fusión consume más energía de la que produce. La fusión por confinamiento magnético es uno de los dos enfoques populares para la fusión nuclear; el otro es la fusión por confinamiento inercial, que implica bombardear una pastilla de combustible con láseres de alta potencia. Actualmente hay un proyecto de miles de millones de dólares que persigue cada camino: la Instalación Nacional de Ignición en los Estados Unidos está buscando la fusión por confinamiento inercial, y el Reactor Experimental Termonuclear Internacional, un proyecto internacional, está buscando la fusión por confinamiento magnético.
Los experimentos de fusión por confinamiento magnético comenzaron en 1951, cuando Lyman Spitzer, físico y astrónomo, construyó el Stellerator, un dispositivo de confinamiento de plasma en forma de ocho. Un gran avance se produjo en 1968, cuando los científicos rusos presentaron al público el diseño de tokamak, un toro que sería el diseño de la mayoría de los dispositivos de fusión por confinamiento magnético por venir. En 1991, hubo otro paso adelante con la construcción de START (Small Tight Aspect Ratio Tokamak) en el Reino Unido, un spheromak o un tokamak esférico. Las pruebas mostraron que este dispositivo es aproximadamente tres veces mejor que la mayoría de los tokamaks para iniciar reacciones de fusión, y los spheromaks continúan siendo un área de investigación en curso en la investigación de la fusión.
Para que las reacciones de fusión sean eficientes, el centro de un reactor tokamak debe calentarse a temperaturas de alrededor de 100 millones de Kelvin. A temperaturas tan altas, las partículas tienen una energía cinética tremenda y están constantemente tratando de escapar. Una investigación de fusión compara el desafío de la fusión por confinamiento magnético con el de apretar un globo: si presiona con fuerza en un lado, simplemente salta en el otro. En la fusión por confinamiento magnético, este «estallido» hace que las partículas de alta temperatura colisionen con la pared del reactor, raspando trozos de metal en un proceso conocido como «pulverización catódica». Estas partículas absorben energía, reducen la temperatura total del plasma confinado y dificultan el logro de la temperatura adecuada.
Si se pudiera dominar la energía de fusión, podría convertirse en una fuente de energía sin igual para la humanidad, pero incluso los investigadores más optimistas no esperan una generación de energía comercial antes de 2030.