Le centrali elettriche a fusione utilizzano campi magnetici per contenere una sfera di gas che trasporta corrente (chiamata plasma). Questo crea un sole in miniatura che genera energia attraverso la fusione nucleare. Il concetto Compact Advanced Tokamak (CAT) utilizza modelli fisici all'avanguardia per migliorare potenzialmente la produzione di energia da fusione. I modelli mostrano che modellando accuratamente il plasma e la distribuzione della corrente nel plasma, gli operatori degli impianti di fusione possono sopprimere i vortici turbolenti nel plasma. Questi vortici possono causare perdite di calore. Ciò consentirà agli operatori di ottenere pressioni più elevate e potenza di fusione con una corrente inferiore. Questo progresso potrebbe aiutare a raggiungere uno stato in cui il plasma si autosostiene e guida la maggior parte della propria corrente.

In questo approccio ai reattori tokomak, le prestazioni migliorate a corrente di plasma ridotta riducono lo stress e i carichi termici. Ciò allevia alcune delle sfide ingegneristiche e dei materiali che devono affrontare i progettisti di impianti di fusione. Una pressione più elevata aumenta anche un effetto in cui il movimento delle particelle nel plasma genera naturalmente la corrente richiesta. Ciò riduce notevolmente la necessità di costosi sistemi di azionamento attuali che indeboliscono la potenziale produzione di energia elettrica di un impianto di fusione. Consente inoltre una configurazione "always-on" stazionaria. Questo approccio porta a impianti che subiscono meno stress durante il funzionamento rispetto ai tipici approcci pulsati all'energia da fusione, consentendo più piccoli, centrali meno costose.

Durante l'ultimo anno, il Comitato consultivo per le scienze dell'energia da fusione del Dipartimento dell'energia (DOE) e le accademie nazionali delle scienze, Ingegneria, e Medicine hanno pubblicato tabelle di marcia che richiedono lo sviluppo aggressivo dell'energia da fusione negli Stati Uniti. I ricercatori ritengono che il raggiungimento di tale obiettivo richieda lo sviluppo di approcci più efficienti ed economici per la creazione di energia da fusione rispetto a quelli attualmente esistenti. L'approccio utilizzato per creare il concetto CAT ha sviluppato nuove simulazioni di reattori che sfruttano le più recenti conoscenze della fisica del plasma per migliorare le prestazioni. I ricercatori hanno combinato la teoria all'avanguardia convalidata presso il DIII-D National Fusion Facility con l'elaborazione all'avanguardia utilizzando il supercomputer Cori presso il National Energy Research Scientific Computing Center. Queste simulazioni hanno identificato un percorso verso un concetto che consente un rendimento più elevato, configurazione ampiamente autosufficiente che trattiene l'energia in modo più efficiente rispetto alle tipiche configurazioni a impulsi, consentendone la realizzazione su scala e costi ridotti.

La ricerca è stata pubblicata su Fusione nucleare .