A fúziós energiatermelés alapját a magfúziós folyamatok képezik, ezeket azonban nehéz megvalósítani, mert két atommag egyesítéséhez le kell győzni a köztük lévő elektromágneses taszítást (Coulomb-erő). Ez lehetetlennek tűnhet, hiszen két atommag között végtelen nagyra nő a taszítóerő, ha távolságuk a nullához közelít – szerencsére az atommag alkotóelemei, a protonok és a neutronok között létezik egy másik kölcsönhatás is, a beszédes nevű erős magerő. Ez a kölcsönhatás, amint neve is mutatja, rövid távolságokon erősebb a Coulomb-erőnél, és képes eggyé olvasztani a két atommagot. Ha tehát fúziós reakciót kívánunk létrehozni, nincs más dolgunk, mint kellően közel juttatni egymáshoz az atommagokat.
Fúzió részecskegyorsítóval
Az atommagokat úgy tudjuk közel juttatni egymáshoz, hogy kellően nagy sebességre gyorsítva egymásnak irányítjuk őket. Ehhez kézenfekvő megoldás egy részecskegyorsító használata: az üzemanyag egyik felét töltsük részecskegyorsítóba, gyorsítsuk fel nagy sebességre, majd lőjük neki az üzemanyag másik felének. Ekkor biztosan sok részecske fog egymással ütközni, és létrejönnek fúziós reakciók. Ez a gondolatmenet a valóságban is működik, részecskegyorsítóval kiválóan lehet fúziós reakciókat létrehozni és tanulmányozni – a magfúziós folyamatok adatbázisa is ilyen módon készült. Azonban sajnos ezt a módszert nem lehet energiatermelésre használni, ugyanis ahhoz, hogy a felgyorsított részecskék fúziós reakcióba lépjenek egy álló részecskével, az kell, hogy pontosan szemből találják el azt. Ennek az esélye igen csekély, a sok felgyorsított részecske közül a legtöbb „mellé” fog találni, és a Coulomb-erő eltéríti őket az eredeti pályájukról. Eközben sebességük egy jelentős részét elveszítik (átadják az álló részecskének) – szakszóval mondva a felgyorsított részecske rugalmasan szóródik az álló részecskén (Rutherford- v. Coulomb-szórás) – hasonlóan, mint amikor egy biliárdgolyó egy másik, álló golyónak ütközik. A szóródás során a gyors részecske lelassul, a lassabb pedig felgyorsul, azaz az „álló” üzemanyag felmelegszik. Ez a gyakorlatban azt jelenti, hogy a gyorsításba fektetett energia jelentős része az üzemanyag melegítésére fordítódik, tehát kárba vész, miközben csak néhány fúziós reakció jön létre.