可控核聚变的实现，核心是解决“如何在地球上创造并维持太阳内部的极端环境”，并实现能量的稳定输出。由于技术难度极高，全球科研机构和企业探索出了多条技术路线，各有优劣、并行发展，形成了“多路竞跑、优势互补”的格局。目前，磁约束聚变和惯性约束聚变是两大主流技术路线，此外，场反位形、仿星器、Z箍缩等新型技术路线也在快速探索中，不同路线的突破，共同推动人类向“人造太阳”的目标迈进。
磁约束聚变是目前发展最成熟、最接近商业化应用的技术路线，其核心原理是利用强磁场将高温等离子体（氘氚混合气体）约束在特定空间内，维持足够长的时间，使其发生持续的聚变反应。磁约束聚变的关键的是“约束”——要让等离子体在亿度高温下不与装置壁接触，同时保持稳定状态，这就需要强大的磁场和精密的约束装置。目前，磁约束聚变的主要技术分支包括托卡马克、仿星器等，其中托卡马克是最受关注、发展最快的分支。
托卡马克装置采用环形结构，通过外部线圈产生强磁场，将等离子体约束在环形真空室中，实现高温高压下的聚变反应。全球绝大多数大型聚变实验装置，包括中国的“东方超环”（EAST）、“中国环流3号”，国际热核聚变实验堆（ITER），美国的DIII-D、欧洲的JET等，均采用托卡马克技术路线。我国在托卡马克领域的突破尤为显著，EAST作为全球首个全超导托卡马克装置，2025年实现1亿摄氏度等离子体稳态运行1066秒，大幅刷新世界纪录；“中国环流3号”实现“双亿度”运行，推动我国进入聚变燃烧实验阶段，这些突破为托卡马克技术的工程化和商业化奠定了坚实基础。托卡马克技术的优势是约束效率高、反应持续稳定，适合建设大型商用聚变电站；劣势是装置结构复杂、工程难度大，对超导材料、大功率电源等技术要求极高。
仿星器是磁约束聚变的另一条重要技术路线，其结构与托卡马克类似，但磁场的产生方式更为复杂，通过非轴对称的线圈布局，实现对等离子体的约束。与托卡马克相比，仿星器的优势是等离子体稳定性更强，无需复杂的电流驱动系统，运行成本相对较低；劣势是约束效率略低于托卡马克，装置设计和制造难度更大，目前仍处于实验验证阶段，尚未形成大规模工程化应用能力。德国、日本等国家在仿星器领域投入较大，取得了一系列技术突破。
惯性约束聚变是另一条主流技术路线，其核心原理是利用高强度激光或粒子束，瞬间照射氘氚靶丸（直径仅几毫米），使靶丸在极短时间内被压缩至极高密度和温度，发生聚变反应。惯性约束聚变的关键是“压缩”——通过激光或粒子束的能量，实现靶丸的快速压缩和加热，让聚变反应在惯性作用下完成（反应时间仅为纳秒级）。与磁约束聚变不同，惯性约束聚变无需复杂的磁场约束系统，装置结构相对简单，适合小型化、模块化设计。
美国在惯性约束聚变领域处于全球领先地位，劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）的国家点火装置（NIF），多次实现聚变点火，即聚变反应释放的能量超过输入的激光能量，标志着惯性约束聚变技术取得了重大突破。我国在惯性约束聚变领域也在稳步推进，依托大型激光装置，开展了一系列实验研究，取得了阶段性成果。惯性约束聚变的优势是装置小型化潜力大、建设周期相对较短，可灵活适配不同规模的能源需求；劣势是激光或粒子束的能量转换效率较低，靶丸的制备难度大、成本高，难以实现持续稳定的能量输出，目前仍面临诸多技术瓶颈。
除了两大主流路线，全球科研机构还在探索多种新型技术路线，寻求“弯道超车”的可能。场反位形（FRC）技术通过特殊的磁场结构，形成封闭的等离子体环，兼具磁约束和惯性约束的优势，约束效率高、装置结构相对简单；Z箍缩技术利用强电流产生的磁场，压缩等离子体实现聚变反应，设备成本低、易于规模化；氢硼聚变技术则无需使用氚，燃料更易获取，且反应产物无放射性，环保优势更为突出，但需要更高的温度和压力，技术难度极大。
不同技术路线的并行发展，形成了“赛马”格局，也加速了核聚变技术的突破。业内专家认为，未来真正的赢家，并非某一条单一技术路线，而是能够提供安全、可靠且具有经济竞争力能源的方案。短期内，托卡马克技术将继续引领工程化验证和商业化探索，逐步实现示范堆建设；中长期来看，惯性约束聚变及各类新型技术路线有望实现突破，形成多元化的商业化应用格局。
