聚变发电厂使用磁场来容纳一个携带电流的气体球（称为等离子体）。这创造了一个微型的太阳，通过核聚变产生能量。紧凑型先进托卡马克（CAT）概念使用最先进的物理学模型，有可能改善聚变能源的生产。模型显示，通过仔细塑造等离子体和等离子体中的电流分布，核聚变工厂的操作人员可以抑制等离子体中的湍流涡流。
这些涡流会导致热损失。这将使操作员能够以较低的电流实现更高的压力和聚变功率。这一进展可以帮助实现等离子体自我维持并驱动其自身大部分电流的状态。
在这种托卡马克反应堆的方法中，在降低等离子体电流的情况下提高性能，减少了压力和热负荷，从而减轻了聚变电站设计者所面临的一些工程和材料挑战。更高的压力也增加了一种效应，即等离子体中的粒子运动自然产生了所需的电流。这大大减少了对昂贵的电流驱动系统的需求，这些系统消耗了聚变电站的潜在电力输出。它还实现了固定的"永远在线"形态。与典型的脉冲式核聚变发电方法相比，这种方法使核聚变电站在运行过程中受到的压力更小，从而使核聚变电站更小、更便宜。
在过去的一年里，美国能源部（DOE）聚变能源科学咨询委员会和美国国家科学、工程和医学研究院发布了路线图，呼吁在美国积极发展聚变能源。研究人员认为，实现这一目标需要开发出比目前更有效和更经济的方法来创造聚变能源。用于创建CAT概念的方法开发了新的反应堆模拟，利用对等离子体的最新物理学理解来提高性能。研究人员将在DIII-D国家核聚变设施验证的最先进的理论与使用国家能源研究科学计算中心的Cori超级计算机的前沿计算相结合。这些模拟确定了通向一个概念的道路，该概念能够实现更高的性能，基本上是自我维持的配置，比典型的脉冲配置更有效地保持能量，使其能够以更小的规模和成本建造。
