該系統由一個熱核中子源和一個重核裂變的活性區（所謂的反應堆再生區）組成。燃料是釷和武器級鈈的混合物。據科學家稱，釷本身並不是能源，但由它可形成鈾233，鈾在活性區的積累增加了燃料循環的持續時間。用釷代替常規裂變反應堆中的鈾238可以顯著減少放射性廢物。
與基於使用中子吸收器的裂變反應堆不同，混合系統再生區中燃料的狀態是由添加來自熱核源的中子來調節的。在TPU科學家的項目中，由氣動磁陷阱提供服務，其中氘和氚保持在高溫等離子體狀態。
“在等離子體中，氘和氚離子相互碰撞，結合成氦核，並釋放出高能中子。它們以脈衝方式從真空室到達再生區，支持重核的裂變。混合系統的主要區別在於，核材料並不像傳統反應堆那樣處於嚴格的臨界狀態，而是處於接近臨界的狀態，這就排除了不受控制的連鎖反應的可能性。”TPU核燃料循環系副教授謝爾蓋·貝登科解釋說。
正如科學家解釋的那樣，由於裂變而釋放出的能量由氦冷卻劑輸出。當連接燃氣輪機和發電機時，加熱到約730°C的氦氣不僅可以產生電能，而且還可以通過甲烷的蒸汽轉換產生氫氣。
正在開發的混合反應堆體積緊湊，功率約60-100兆瓦，具有在不需重新裝卸燃料的條件下可運行八年以上的能力。科學家認為，這將使它便於在偏遠地區使用，以獲得電能、熱能和清潔氫燃料。
據科學家介紹，他們使用的氣動磁陷阱可以使高溫等離子體的保持時間比其它現有系統更長。這將有助於更好地研究其內部發生的熱核聚變過程以及在硬中子輻照條件下反應堆中各種元素的相互作用，科學家認為，這將大大加速熱核能的發展。
謝爾蓋·貝登科補充說：“在研究過程中，我們確定了熱核中子源的最佳參數，以使混合系統的再生區始終保持在受控的近臨界狀態，並研究了單次熱核點火脈衝後產生的 '核裂變波' 的影響。”
2019年，俄羅斯托木斯克理工大學，全俄Zababakhin技術物理研究所，俄羅斯科學院Budker核物理研究所的科學家們組成的團隊提出了釷混合反應堆的概念。此項研究是在俄羅斯基礎研究基金會第19-29-02005號項目津貼框架內進行的。