托卡马克聚变实验反应器，一种利用磁约束来实现受控核聚变的环性容器。“带磁线圈的环形真空室”的俄文缩写为Токамак，音译“托卡马克”，故名。由苏联科学家阿尔齐莫维奇（ЛевАндреевичАрцимович，1909—1973）等人在20世纪50年代发明。该反应器中央是一个缠绕着线圈的环形真空室，通电时内部产生巨大的螺旋形磁场，将其中的等离子体加热到很高的温度，以达到核聚变的目的。是一种最接近实现的受控核聚变装置。

核聚变是解决未来能源的主要选择。高温等离子体研究以实现核聚变为目的。托卡马克类型核聚变研究是当今世界上主要聚变研究途径之一，也是本所主要学科方向。本所先后建成了HT-6B、HT-6M、HT-7和EAST等多套托卡马克核聚变实验装置及其研究系统，参与了国际热核聚变试验堆（ITER）计划与研究。计划未来在中国建造稳态燃烧托卡马克实验堆和中国磁约束聚变示范堆，进而实现纯聚变能源的商用化。

在建设托卡马克和开展等离子体物理实验研究过程中，本所发展了保障托卡马克运行的诊断、电源、微波、低温、超导、真空、数据采集处理、材料、安全与环保、电物理及精密仪器加工等一系列高新技术，开展了反应堆新概念设计和相关技术研究。在高功率电源、大型低温制冷、超导储能、高温超导、电物理装备研制等方面的技术已应用于国民经济，其中部分技术已实现产业化。

KSTAR（Korea Superconducting Tokamak Advanced Research） 是韩国大田研究基地国家聚变研究所的超导托卡马克核聚变装置，被称为“韩国太阳”，它是国际热核聚变实验反应堆（ITER）项目的一部分。KSTAR是世界上首一个采用新型超导磁体（Nb3Sn）材料产生磁场的全超导聚变装置，磁场强度是使用铌钛系统核聚变装置的3倍多。核聚变相比核裂变释放的能量更大，而且放射性污染几乎为零，其原料可以直接取于海水，是理想的能源方式。KSTAR的成功为韩国的利用核聚变发电奠定了基石。韩国计划在以后30年左右开始利用核聚变发电。

在2012年，它成功地维持高温等离子体（约5000万摄氏度）17秒。