日本进行核聚变研究是从70年代开始的，其正在研究开发的聚变反应方式有5种：

1、  托卡马克型核聚变方式。它依靠等离子电子流产生的磁场和环形磁场线圈产生的磁场形成的螺旋奖磁力线把等离子体约束在面包圈状的真空容器里。它是当今世界上研究水平最高的方法。

2、  螺旋型核聚变方式。它与托卡马克型的不同之处在于，是通过螺旋状线圈产生的螺旋状磁力线形成磁场以约束等离子体。该方式今后的重要研究课题是从物理学的角度验证和提高超高温、高密度的等离子体的稳定性，开发低辐射性材料，使用放射性材料，使用放射性特氚的安全技术等。

3、  反转磁场约束（reversed field pinch, rfp）型核聚变方式。它使用与托卡马克型相同的方法约束等离子体，然后在等离子体的中心部位及其周边改变磁场的方向，以强大的等离子电流提高约束性能。它能够从比较弱的磁场约束高温和高密度等离子体，被认为是一种结构简单而高效率的核聚变方法。

4、  镜象磁场型核聚变方式（gamma10）。工作原理是由两端封闭的圆桶状磁力线把等离子体约束在磁场内。其优点是，与环形装置相比，有更好的约束等离子体效果，可能实现稳定运转和直接发电，装置呈直线形，结构简单等，缺点是沿着磁力线两端会有等离子体泄露出去。

5、  激光核聚变方式。工作原理是：使用激光束均匀地照射由固体的重氢和氚包覆着气体重氢和氚的塑料燃料球（直径仅数毫米），通过瞬间的压缩加热产生的爆发力的反作用，发生内爆（implosion），最后在中心部位达到高温和高密度，引起点火（igrition）而发生核聚变反应，把发生的热取出来，用于发电。这种方法叫做惯性约束方式，在理论与技术上均不同于磁场约束方法。

在国际原子能组织的核聚变能源会议上，日本科学家连续2届获得论文数量第一的好成绩。这表明了日本在这个最尖端科学技术领域里所占有的位置。

日本原子能研究所的研究小组已经完成商用核聚变反应堆的概念设计。在这座小型的托卡马克型核聚变反应堆中，约束等离子体的真空容器外径6.2米，内径1.5米，用来约束等离子体的强大磁场是使用铋系高温超导体材料制作的线圈所产生，面包圈状真空容器的堆壁将采用碳化硅材料以取代炭精，与等离子体接触的转换器将使用锂或氟化锂/氟化铍的金属液体构成的液体堆壁，发电设备将采取氦冷却方式的燃气轮机技术。

日本还在和欧洲、俄罗斯积极推进国际热核聚变实验堆（iter）的合作项目，并且在其中发挥着骨干作用。