Tanto el deuterio como el tritio son variedades del hidrógeno, que es el átomo más simple de la naturaleza.
El átomo de hidrógeno más común está formado por un protón (que constituye el núcleo) y un electrón que gira a su alrededor. A este átomo se lo llama protio.
El deuterio tiene un núcleo formado por un protón y un neutrón, en torno del cual gira un electrón.
El tritio tiene un protón y dos neutrones en el núcleo, y un electrón orbitando.
Se dice que el protio, el deuterio y el tritio son variedades de un mismo elemento químico, el hidrógeno, porque los tres tienen un electrón orbitando en torno del núcleo. Eso hace que sus propiedades químicas sean prácticamente idénticas entre sí. Sus propiedades nucleares, en cambio, son muy diferentes entre sí.
El 99.98% del hidrógeno libre en la naturaleza está formado por átomos de protio, el 0.02% por átomos de deuterio, y el tritio se encuentra en cantidades ínfimas.
Cuando el hidrógeno, en cualquiera de sus variedades: protio, deuterio o tritio, está en estado de plasma, pierde su electrón, quedando entonces los núcleos representados en la figura que ilustra la fusión de deuterio y tritio. Los electrones perdidos por los átomos también forman parte del plasma, pero no se representan en ella pues no intervienen en la reacción nuclear.