Fusiecentrales gebruiken magnetische velden om een ​​bal stroomvoerend gas (een plasma genaamd) vast te houden. Hierdoor ontstaat een miniatuurzon die energie opwekt door middel van kernfusie. Het Compact Advanced Tokamak (CAT)-concept maakt gebruik van ultramoderne fysica-modellen om de productie van fusie-energie mogelijk te verbeteren. De modellen laten zien dat door het plasma zorgvuldig vorm te geven en de stroomverdeling in het plasma, exploitanten van fusie-installaties kunnen turbulente wervelingen in het plasma onderdrukken. Deze wervelingen kunnen warmteverlies veroorzaken. Hierdoor kunnen operators hogere drukken en fusievermogen bereiken met een lagere stroomsterkte. Deze vooruitgang zou kunnen helpen een toestand te bereiken waarin het plasma zichzelf in stand houdt en het grootste deel van zijn eigen stroom aandrijft.

In deze benadering van tokomak-reactoren, de verbeterde prestaties bij verminderde plasmastroom verminderen stress en warmtebelastingen. Dit verlicht enkele van de technische en materiaaluitdagingen waarmee ontwerpers van fusiefabrieken worden geconfronteerd. Hogere druk verhoogt ook een effect waarbij de beweging van deeltjes in het plasma op natuurlijke wijze de vereiste stroom genereert. Dit vermindert aanzienlijk de behoefte aan dure huidige aandrijfsystemen die het potentiële elektrische vermogen van een fusie-installatie ondermijnen. Het maakt ook een stationaire "always-on" configuratie mogelijk. Deze benadering leidt tot fabrieken die minder stress hebben tijdens bedrijf dan typische gepulseerde benaderingen van fusie-energie, kleinere, goedkopere energiecentrales.

Het afgelopen jaar, het adviescomité van het Department of Energy (DOE) Fusion Energy Sciences en de National Academies of Sciences, Engineering, en Medicine hebben routekaarten vrijgegeven waarin wordt opgeroepen tot de agressieve ontwikkeling van fusie-energie in de Verenigde Staten. Onderzoekers zijn van mening dat het bereiken van dat doel de ontwikkeling van efficiëntere en economischere benaderingen voor het creëren van fusie-energie vereist dan momenteel bestaat. De benadering die werd gebruikt om het CAT-concept te creëren, ontwikkelde nieuwe reactorsimulaties die gebruikmaken van de nieuwste fysica van plasma om de prestaties te verbeteren. Onderzoekers combineerden state-of-the-art theorie gevalideerd in de DIII-D National Fusion Facility met geavanceerde computing met behulp van de Cori-supercomputer in het National Energy Research Scientific Computing Center. Deze simulaties identificeerden een pad naar een concept dat een beter presterende, grotendeels zelfvoorzienende configuratie die energie efficiënter vasthoudt dan typische gepulseerde configuraties, waardoor het op kleinere schaal en tegen lagere kosten kan worden gebouwd.

Het onderzoek is gepubliceerd in Kernfusie .