Возможности дальнейшего увеличения производства электроэнергии на тепловых и гидроэлектростанциях в обозримом будущем могут быть исчерпаны в связи с ограниченными запасами энергоресурсов. Развитие атомной энергетики связано с проблемами обеспечения безопасной работы атомных электрических станций и захоронения большого количества радиоактивных отходов. Другие источники энергии (солнечная энергия, морские приливы, энергия ветра, геотермальное тепло) имеют локальное значение и не могут претендовать на заметную долю в общем балансе энергетики.
В качестве альтернативного решения энергетической проблемы в настоящее время исследуется возможность реализации управляемой термоядерной реакции синтеза легких элементов, основными достоинствами которой являются: практически неисчерпаемые запасы топлива (изотопы водорода), высокая степень экологической чистоты по сравнению с тепловыми и атомными электростанциями и высокая степень безопасности (невозможен аварийный разгон термоядерного реактора).
Наиболее доступной является реакция синтеза гелия (4_He) из тяжелых изотопов водорода - дейтерия и трития (D-T реакция):
D + T 4_He + n + 17,6 МэВ, где n - нейтрон.
Энергетический выход реакции (17,6 МэВ) реализуется в виде кинетической энергии нейтрона (80 процентов) и ядра гелия (20 процентов). Нейтрон, покидающий зону реакции, передает свою энергию поглотителю (бланкету), содержащему литий и охлаждаемому теплоносителем. Вырабатываемое тепло преобразуется в электрическую энергию. Энергия ядер гелия идет на поддержание термоядерной реакции. Взаимодействие нейтронов с литием приводит к воспроизводству трития, которого в естественных условиях практически нет. Запасы дейтерия в природе неограничены.
Осуществление самоподдерживающейся D-Т реакции возможно при одновременной реализации двух условий:
1) нагрев топливной смеси до температур около 100 млн. градусов, при которых вещество находится в состоянии плазмы;
2) обеспечение устойчивого удержания высокотемпературной плазмы.
Существуют безнейтронные реакции синтеза, которые потенциально могут значительно снизить биологическую опасность термоядерных реакторов. Однако для их использования требуются еще более высокие параметры плазмы, поэтому подобные реакции можно рассматривать как более далекую перспективу.
Создание термоядерного реактора требует решения широкого круга научных и технических проблем с использованием мировых научных достижений и технологий. Необходимые для осуществления управляемой термоядерной реакции параметры плазмы были получены на системах с магнитным удержанием типа "токамак" (тороидальная камера и магнитные катушки), идея и первые разработки которых принадлежат российским ученым. Полученные результаты позволили ученым СССР, США, стран Евратома и Японии в течение 1987-1990 годов совместно разработать эскизный проект Международного экспериментального термоядерного реактора ИТЭР.
Соглашением предусмотрено в течение 1992-1998 годов разработать технический Проект ИТЭР и выполнить согласованный план научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в его обоснование. В конце этого периода должна быть выбрана площадка для строительства и принято решение о сооружении реактора ИТЭР.