สนามแม่เหล็กและกระแสของ tokamak. ตามรูปเป็นสนาม toroid และ ขดลวด(สีฟ้า)ที่ผลิตสนามนั้น, ในกระแสพลาสม่า (สีแดง) และสนาม poloid ที่ผลิตโดยกระแสนั้น, และผลที่ได้เป็นสนามบิดที่เกิดขึ้นเมื่อสนามเหล่านี้ถูกวางทับกัน

ไอออนที่มีประจุบวกและประจุลบ และอิเล็กตรอนที่มีประจุลบในพลาสม่าฟิวชั่นอยู่ในอุณหภูมิที่สูงมากและมีความเร็วสูงที่คล้องจองกัน. เพื่อรักษากระบวนการฟิวชั่นให้ต่อเนื่อง, อนุภาคจากพลาสม่าร้อน จะต้องถูกเก็บกักไว้ในภาคกลาง มิฉะนั้นพลาสม่าจะเย็นลงอย่างรวดเร็ว. อุปกรณ์ที่เก็บกักฟิวชั่นด้วยสนามแม่เหล็กจะใช้ประโยชน์จากความจริงที่ว่าอนุภาคที่มีประจุในสนามแม่เหล็กจะประสบกับแรงลอเรนซ์ (อังกฤษ: Lorentz force) และเดินตามเส้นทางที่เป็นเกลียวไปตามเส้นสนามแม่เหล็ก.

อุปกรณ์การวิจัยในช่วงต้นของฟิวชั่นเป็นตัวแปรบน en:Z-pinch และใช้กระแสไฟฟ้าเพื่อสร้างสนามแม่เหล็ก poloid ที่จะมีพลาสม่าตามแกนเชิงเส้นตรงระหว่างสองจุด. นักวิจัยค้นพบว่าสนาม toroidal ธรรมดา, ในที่ซึ่งเส้นสนามแม่เหล็กวิ่งในวงกลมรอบแกนสมมาตร, จะเก็บกักพลาสม่าแทบจะไม่ได้ดีกว่าไม่มีสนามเลย. สิ่งนี้สามารถเข้าใจได้โดยดูที่วงโคจรของอนุภาคแต่ละอนุภาค. อนุภาคไม่เพียงแต่เป็นเกลียวรอบเส้นสนามเท่านั้น, พวกมันยังลอยข้ามสนามอีกด้วย. เนื่องจากสนาม toroid จะโค้งและลดความแข็งแรงลงในเมื่อย้ายออกจากแกนของการหมุน, ไอออนและอิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ขนานไปกับแกน, แต่ในทิศทางตรงข้าม. การแยกของประจุจะนำไปสู่​​สนามไฟฟ้าและการกระจายเพิ่มขึ้น, ในกรณีนี้ ออกไปด้านนอก (ออกจากแกนของการหมุน) สำหรับทั้งไอออนและอิเล็กตรอน. หรือ พลาสม่าสามารถถูกมองว่าเป็น ทอรัสของของเหลวที่มีสนามแม่เหล็กแช่แข็งอยู่ด้านใน. ความดันพลาสม่าทำให้เกิดแรงที่มีแนวโน้มที่จะขยายทอรัส. สนามแม่เหล็กนอกพลาสม่าไม่สามารถป้องกันการขยายตัวนี้. พลาสม่าเพียง เลื่อนไประหว่างเส้นสนามทั้งหลาย.

สำหรับพลาสม่า toroid ที่จะถูกเก็บกักอย่างมีประสิทธิภาพโดยสนามแม่เหล็ก, จะต้องมีการบิด ของเส้นสนาม. จากนั้นจะไม่มีท่อของฟลักซ์ที่เพียงแค่ล้อมรอบแกน, แต่, ถ้ามีความสมมาตร เพียงพอในพื้นผิวของฟลักซ์ที่บิด. บางส่วนของพลาสม่าพื้นผิวของฟลักซ์จะเป็นด้านนอก (รัศมี เมเจอร์ที่ใหญ่กว่าหรือ "ด้านที่มีสนามนัอย") ของทอรัสและจะลอยไปยังพื้นผิวฟลักซ์อื่นๆไกลออกไปจากแกนวงกลมของทอรัส. ส่วนอื่นๆของพลาสม่าในพื้นผิวของฟลักซ์จะอยู่บนภายใน(รัศมีเมเจอร์เล็กกว่า หรือ "ด้านสนามมาก"). เนื่องจาก บางส่วนของดริฟท์ออกนอกจะถูกชดเชยโดยดริฟท์เข้าในบนพื้นผิวของฟลักซ์เดียวกัน, มีสมดุลแบบ macroscopic ที่มีการเก็บกักที่ปรับปรุงแล้วดีขึ้นมาก. อีกวิธีหนึ่งเพื่อมองไปที่ผลกระทบของการบิดเส้นสนามก็คือว่า สนามไฟฟ้าระหว่างด้านบนและด้านล่างของทอรัส, ซึ่งมีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดการดริฟท์ออกนอก, จะถูกตัดออกเพราะว่า ขณะนี้มีการเชื่อมต่อเส้นสนามด้านบนกับด้านล่าง.

เมื่อปัญหาได้รับการพิจารณาอย่างใกล้ชิดมากยิ่งขึ้น, ก็เห็นความจำเป็นที่จะต้องมีส่วนประกอบแนวดิ่ง (ขนานกับแกนของการหมุน) ของสนามแม่เหล็ก. Lorentz force ของกระแสพลาสม่า toroid ในด้านแนวดิ่งทำให้เกิดแรงเข้าด้านในที่จะรักษาความสมดุลของพลาสม่าทอรัส

อุปกรณ์นี้ที่กระแส toroid ขนาดใหญ่ถูกจัดตั้งขึ้น (15 เมกะแอมป์ใน ITER) ทนทุกข์ทรมานจากปัญหาพื้นฐานของความมั่นคง. วิวัฒนาการไม่เชิงเส้นของความไม่เสถียรแบบ magnetohydrodynamical นำไปสู่การดับอย่างน่าสงสารของกระแสพลาสม่าในช่วงเวลาที่สั้นมาก, มีหน่วยเป็นมิลลิวินาที. อิเล็กตรอนพลังสูงจะถูกสร้างขึ้น (อิเล็กตรอนหนี) และการสูญเสีย ทั่วโลกของการเก็บกักได้เกิดขึ้นในที่สุด. พลังงานสูงมากถูกฝากเอาไว้บนพื้นที่ขนาดเล็ก. ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการหยุดชะงักที่สำคัญ[4]. การหยุดชะงักที่สำคัญในการดำเนินงานของ tokamaks ได้เกิดขึ้นค่อนข้างบ่อยเสมอ, เป็นสองสามเปอร์เซ็นต์ของจำนวนรวมของภาพ. ในการดำเนินการอยู่ในขณะนี้ของ tokamaks, ความเสียหายมักจะมีขนาดใหญ่ แต่ไม่ค่อยน่าสงสาร. ใน tokamak ของ ITER เป็นที่คาดหวังว่า การเกิดขึ้นของจำนวนที่จำกัดของการหยุดชะงักที่สำคัญจะเกิดความเสียหายกับห้อง ที่ไม่มีความเป็นไปได้ที่จะฟื้นฟูอุปกรณ์[5][6][7][ไม่แน่ใจ – พูดคุย][ต้องการหน้า].