Le centrali elettriche a fusione utilizzano campi magnetici per contenere una sfera di gas ionizzato, chiamata plasma, al fine di creare un sole in miniatura che genera energia attraverso la fusione nucleare. Il concept di centrale elettrica compatta CAT (Compact Advanced Tokamak) utilizza modelli fisici all’avanguardia per migliorare potenzialmente la produzione di energia da fusione. I modelli mostrano che modellando attentamente il plasma e la distribuzione della corrente nel plasma, gli operatori degli impianti di fusione possono sopprimere i vortici turbolenti nel plasma. Questi vortici possono causare perdita di calore. Ciò consentirà agli operatori di ottenere pressioni più elevate e potenza di fusione con corrente inferiore. Questo progresso potrebbe aiutare a raggiungere uno stato in cui il plasma si sostiene e guida la maggior parte della propria corrente.

In questo approccio ai reattori tokamak, le prestazioni migliorate a corrente di plasma ridotta riducono lo stress e i carichi termici. Ciò allevia alcune delle sfide ingegneristiche e dei materiali che i progettisti di impianti di fusione devono affrontare. Una pressione più elevata aumenta anche un effetto in cui il movimento delle particelle nel plasma genera naturalmente la corrente richiesta.

Ciò riduce notevolmente la necessità di costosi sistemi di azionamento della corrente che riducono la potenziale potenza elettrica di un impianto di fusione. Consente inoltre una configurazione “always-on” stazionaria. Questo approccio porta a impianti che subiscono meno stress durante il funzionamento rispetto ai tipici approcci pulsati all’energia da fusione, consentendo centrali elettriche più piccole e meno costose.

I ricercatori hanno combinato la teoria all’avanguardia convalidata presso il DIII-D National Fusion Facility con il calcolo all’avanguardia utilizzando il supercomputer Cori presso il National Energy Research Scientific Computing Center. Queste simulazioni hanno identificato un percorso verso un concetto che consente una configurazione a prestazioni più elevate, in gran parte autosufficiente, che mantiene l’energia in modo più efficiente rispetto alle tipiche configurazioni pulsate, consentendo di costruirla su scala e costi ridotti.