不仅发生核聚变的条件苛刻，而且开发聚变能还面临一系列科学与技术挑战。比如，氘氚原子核在温度超过上亿摄氏度后更容易发生聚变反应，极端高温下的等离子体无法用普通固体容器来盛装，为此科学家们提出用强磁场的方式将其“包裹”起来。
2020年以来，名为“托卡马克”的实验反应堆的多个组成部分已经从印度、中国、日本、韩国、意大利等地抵达位于法国圣-保罗莱迪朗斯的项目现场。仅负责启动等离子内部电流的一个超导磁体线圈就可以举起一艘航母。项目需要的各个组成在逐步抵达，剩下的就是将这些上百万的零件组装了。这一组装工程由2300人施工预计到2024年完工。
2006年，中国、欧盟、美国、俄罗斯、日本、韩国和印度共七方签署了启动国际热核聚变实验反应堆计划（ITER）的协定。该计划是目前全球规模最大、影响最深远的国际大科学工程之一。
核聚变是通过将温度提高到1.5亿摄氏度而将氢的两种同位素转化为氢等离子体实现的。ITER可能会在2025年底或2026年初制造出首个等离子体。反应堆在2035年达到完全能力。作为实验反应堆，ITER并不会制造出具体的电力。最好情况是，到2060年，由ITER衍生的核聚变反应堆的电力网络开始发电。
