聚變發(fā)電廠(chǎng)使用磁場(chǎng)來(lái)容納一個(gè)攜帶電流的氣體球（稱(chēng)為等離子體）。這創(chuàng )造了一個(gè)微型的太陽(yáng)，通過(guò)核聚變產(chǎn)生能量。緊湊型先進(jìn)托卡馬克（CAT）概念使用最先進(jìn)的物理學(xué)模型，有可能改善聚變能源的生產(chǎn)。模型顯示，通過(guò)仔細塑造等離子體和等離子體中的電流分布，核聚變工廠(chǎng)的操作人員可以抑制等離子體中的湍流渦流。
這些渦流會(huì )導致熱損失。這將使操作員能夠以較低的電流實(shí)現更高的壓力和聚變功率。這一進(jìn)展可以幫助實(shí)現等離子體自我維持并驅動(dòng)其自身大部分電流的狀態(tài)。
在這種托卡馬克反應堆的方法中，在降低等離子體電流的情況下提高性能，減少了壓力和熱負荷，從而減輕了聚變電站設計者所面臨的一些工程和材料挑戰。更高的壓力也增加了一種效應，即等離子體中的粒子運動(dòng)自然產(chǎn)生了所需的電流。這大大減少了對昂貴的電流驅動(dòng)系統的需求，這些系統消耗了聚變電站的潛在電力輸出。它還實(shí)現了固定的"永遠在線(xiàn)"形態(tài)。與典型的脈沖式核聚變發(fā)電方法相比，這種方法使核聚變電站在運行過(guò)程中受到的壓力更小，從而使核聚變電站更小、更便宜。
在過(guò)去的一年里，美國能源部（DOE）聚變能源科學(xué)咨詢(xún)委員會(huì )和美國國家科學(xué)、工程和醫學(xué)研究院發(fā)布了路線(xiàn)圖，呼吁在美國積極發(fā)展聚變能源。研究人員認為，實(shí)現這一目標需要開(kāi)發(fā)出比目前更有效和更經(jīng)濟的方法來(lái)創(chuàng )造聚變能源。用于創(chuàng )建CAT概念的方法開(kāi)發(fā)了新的反應堆模擬，利用對等離子體的最新物理學(xué)理解來(lái)提高性能。研究人員將在DIII-D國家核聚變設施驗證的最先進(jìn)的理論與使用國家能源研究科學(xué)計算中心的Cori超級計算機的前沿計算相結合。這些模擬確定了通向一個(gè)概念的道路，該概念能夠實(shí)現更高的性能，基本上是自我維持的配置，比典型的脈沖配置更有效地保持能量，使其能夠以更小的規模和成本建造。
