聚變發(fā)電廠使用磁場來容納一個攜帶電流的氣體球（稱為等離子體）。這創(chuàng)造了一個微型的太陽，通過核聚變產(chǎn)生能量。緊湊型先進托卡馬克（CAT）概念使用最先進的物理學模型，有可能改善聚變能源的生產(chǎn)。模型顯示，通過仔細塑造等離子體和等離子體中的電流分布，核聚變工廠的操作人員可以抑制等離子體中的湍流渦流。

這些渦流會導致熱損失。這將使操作員能夠以較低的電流實現(xiàn)更高的壓力和聚變功率。這一進展可以幫助實現(xiàn)等離子體自我維持并驅動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(zhàn)。更高的壓力也增加了一種效應，即等離子體中的粒子運動自然產(chǎn)生了所需的電流。這大大減少了對昂貴的電流驅動系統(tǒng)的需求，這些系統(tǒng)消耗了聚變電站的潛在電力輸出。它還實現(xiàn)了固定的"永遠在線"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程中受到的壓力更小，從而使核聚變電站更小、更便宜。

在過去的一年里，美國能源部（DOE）聚變能源科學咨詢委員會和美國國家科學、工程和醫(yī)學研究院發(fā)布了路線圖，呼吁在美國積極發(fā)展聚變能源。研究人員認為，實現(xiàn)這一目標需要開發(fā)出比目前更有效和更經(jīng)濟的方法來創(chuàng)造聚變能源。用于創(chuàng)建CAT概念的方法開發(fā)了新的反應堆模擬，利用對等離子體的最新物理學理解來提高性能。研究人員將在DIII-D國家核聚變設施驗證的最先進的理論與使用國家能源研究科學計算中心的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概念的道路，該概念能夠實現(xiàn)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(guī)模和成本建造。