As usinas de fusão usam campos magnéticos para conter uma bola de gás que carrega corrente (chamada plasma). Isso cria um sol em miniatura que gera energia por meio da fusão nuclear. O conceito Compact Advanced Tokamak (CAT) usa modelos físicos de última geração para melhorar potencialmente a produção de energia de fusão. Os modelos mostram que, ao moldar cuidadosamente o plasma e a distribuição da corrente no plasma, os operadores da usina de fusão podem suprimir redemoinhos turbulentos no plasma. Esses redemoinhos podem causar perda de calor. Isso permitirá que os operadores atinjam pressões mais altas e potência de fusão com corrente mais baixa. Esse avanço pode ajudar a atingir um estado em que o plasma se sustente e impulsione a maior parte de sua própria corrente.

Nesta abordagem para reatores tokomak, o desempenho aprimorado com corrente de plasma reduzida reduz o estresse e as cargas de calor. Isso alivia alguns dos desafios de engenharia e materiais que os projetistas de plantas de fusão enfrentam. Uma pressão mais alta também aumenta um efeito em que o movimento das partículas no plasma gera naturalmente a corrente necessária. Isso reduz muito a necessidade de caros sistemas de acionamento de corrente que minam a produção de energia elétrica potencial de uma usina de fusão. Também permite uma configuração estacionária "sempre ligada". Esta abordagem leva a plantas que sofrem menos estresse durante a operação do que as abordagens pulsadas típicas para a energia de fusão, permitindo menor, usinas de energia menos caras.

Durante o ano passado, o Comitê Consultivo de Ciências de Energia de Fusão do Departamento de Energia (DOE) e as Academias Nacionais de Ciências, Engenharia, e a Medicina lançou roteiros para o desenvolvimento agressivo da energia de fusão nos Estados Unidos. Os pesquisadores acreditam que atingir esse objetivo requer o desenvolvimento de abordagens mais eficientes e econômicas para a criação de energia de fusão do que as existentes atualmente. A abordagem usada para criar o conceito CAT desenvolveu novas simulações de reator que alavancam a mais recente compreensão da física do plasma para melhorar o desempenho. Os pesquisadores combinaram a teoria do estado da arte validada no DIII-D National Fusion Facility com a computação de ponta usando o supercomputador Cori no National Energy Research Scientific Computing Center. Essas simulações identificaram um caminho para um conceito que permite um desempenho superior, configuração amplamente autossustentável que mantém a energia de forma mais eficiente do que as configurações pulsadas típicas, permitindo que seja construído em escala e custo reduzidos.

A pesquisa foi publicada em Fusão nuclear .