Las plantas de energía de fusión utilizan campos magnéticos para contener una bola de gas portador de corriente (llamado plasma). Esto crea un sol en miniatura que genera energía a través de la fusión nuclear. El concepto Compact Advanced Tokamak (CAT) utiliza modelos físicos de última generación para mejorar potencialmente la producción de energía de fusión. Los modelos muestran que al moldear cuidadosamente el plasma y la distribución de la corriente en el plasma, Los operadores de plantas de fusión pueden suprimir los remolinos turbulentos en el plasma. Estos remolinos pueden causar pérdida de calor. Esto permitirá a los operadores alcanzar presiones más altas y potencia de fusión con una corriente más baja. Este avance podría ayudar a lograr un estado en el que el plasma se sostenga a sí mismo e impulse la mayor parte de su propia corriente.

En este enfoque de los reactores tokomak, el rendimiento mejorado a una corriente de plasma reducida reduce el estrés y las cargas de calor. Esto alivia algunos de los desafíos de ingeniería y materiales que enfrentan los diseñadores de plantas de fusión. Una presión más alta también aumenta un efecto en el que el movimiento de las partículas en el plasma genera naturalmente la corriente requerida. Esto reduce en gran medida la necesidad de costosos sistemas de transmisión de corriente que minan la producción potencial de energía eléctrica de una planta de fusión. También permite una configuración estacionaria "siempre activa". Este enfoque conduce a plantas que sufren menos estrés durante la operación que los enfoques típicos de pulsos para la energía de fusión, permitiendo más pequeño, Plantas de energía menos costosas.

Durante el año pasado, el Comité Asesor de Ciencias de la Energía de Fusión del Departamento de Energía (DOE) y las Academias Nacionales de Ciencias, Ingenieria, and Medicine han publicado hojas de ruta que piden el desarrollo agresivo de la energía de fusión en los Estados Unidos. Los investigadores creen que lograr ese objetivo requiere el desarrollo de enfoques más eficientes y económicos para crear energía de fusión que los que existen actualmente. El enfoque utilizado para crear el concepto CAT desarrolló nuevas simulaciones de reactores que aprovechan los últimos conocimientos de física del plasma para mejorar el rendimiento. Los investigadores combinaron la teoría de vanguardia validada en la Instalación Nacional de Fusión DIII-D con computación de vanguardia utilizando la supercomputadora Cori en el Centro Nacional de Computación Científica de Investigación Energética. Estas simulaciones identificaron un camino hacia un concepto que permite un mayor rendimiento, configuración en gran parte autosuficiente que retiene la energía de manera más eficiente que las configuraciones típicas pulsadas, permitiendo que se construya a escala y costo reducidos.

La investigación fue publicada en Fusión nuclear .