核聚变科学家过去总是能听到一个老笑话；再过30年就会有方便实用的热核发电厂了——永远都差30年。不过，现在这个笑话也许再也不会出现了。麻省理工学院的研究人员利用磁技术，设计了一种实用而小巧的托卡马克热核反应装置（tokamak fusion reactor）。据这些研究人员预测，这装置有望在十年内成为现实。如果这是真的话，那么应用热核反应堆的时代就不远了，这将为人类提供几乎无穷无尽的能源。
麻省理工学院原子能科学与工程系教授Dennis Whyte认为，用一种最近被商业化的超导体——稀土钡铜氧化物（REBCO）超导带——制造的高磁场线圈“贯穿了整个设计；它改变了全貌”。更强的磁场让研究人员能在小得多的装置里，创造出限制超高温等离子体所需的磁场，而超高温等离子体是热核反应的基础。核反应装置体积的“瘦身”又让整个系统的建设变得更便宜、更快速，同时也让研究人员能够加入一些天才的新设计。
这种用非常成熟的托卡马克几何学（圆环圈形）设计的核反应装置发表在《核聚变工程与设计》期刊上，作者是Whyte，博士生Brandon Sorbom以及其他11个MIT的研究人员。这个设计本来是Whyte教授的一趟设计课，之后变成了由学生主导的项目。发电厂原型研究团队称，这种新的核反应装置设计的初衷是为核聚变基础研究服务，同时也作为一种输出高能的发电厂原型。
其基本的核反应原理和相关概念都是基于来自MIT以及全世界的、经过无数次验证的成熟理论。
Sorbom说：“更高强度的磁场可以带来更高的性能。”核聚变是太阳能量的来源，是指一对氢原子聚合产生氦原子，同时释放出巨大的能量的过程。建造热核反应堆的难点在于在将超高温等离子体（一种带电荷的气体形式）加热到比恒星内核还要高的温度的同时，用磁场限制它们。这就是为什么磁场如此重要的原因，因为它能将这些高温离子“困”在装置的高温中心。
虽然系统的大多数特性与其尺寸成正比，但是热核反应磁场的变化所产生的效果更为显著。热核能的增加值与磁场强度增加值的四次方成正比。因此，磁场增加一倍，热核能就是原先的16倍。“磁场任何增强都能让你收获颇丰。”Sorbom说。MIT博士研究生Brandon Sorbom握着REBCO超导带（左边），这种超导带是ARC反应堆背后的核心技术。
当它被冷却到液态氮的温度时，它的导电率与右边的铜导体相当，这使得耗能很低的高磁场的建造成为可能。
Sorbom说，虽然这种新型超导体不能让磁场强度增加一倍，但是与过去的超导技术相比，它能够增加10倍的热核反应能量。这种巨大的突破将会带来一系列反应堆设计的改良。世界上能量输出第一的巨大核反应装置叫做ITER，目前正在法国建造，大约需要花费400亿美金。ITER设计先于新超导体REBCO的出现。
Sorbom和其所在的团队预计他们的新设计-大概直径只有ITER的一半-能够产生和ITER相同的能量，但是所需费用更少，建造时间更短。
虽然体积和磁场强度都发生了变化，但是这种叫做ARC的反应堆是基于与ITER反应堆“相同的原理”，Whyte说道，“我们没有创造出全新的反应原理。”这种新设计的另外一种关键创新在于能够将反应堆能量核从圆环圈形的反应堆中取出，而无需将整个装置拆卸。这就让科研人员研究用不同的材料或者设计来改良反应堆的性能这件事变得很方便。
此外，就像ITER反应堆一样，这种新的超导磁体可以让反应堆持续运作，从而产生稳定的能量输出。目前的实验反应堆装置为了不让铜线圈过热，一次只能工作几秒钟。这个新设计的另外一个优点在于以前用来覆盖核聚变室的固体材料被换成了液体，液体很容易被替换，流动性好，这样替换随时间折旧的覆盖层的成本就会降低。
Whyte说：“（核聚变室）这种环境对于（固体）材料而言是很严酷的，”因此用液体来替换固体材料就显得更有优势。
Sorbom说，根据目前的设计，这种反应堆的输出电能是供其运作所需能量的3倍，通过改良，输出电力可以达到5到6倍。迄今为止，还没有任何其他核聚变反应装置产生的能量能够弥补其消耗的能量，因此这种装置的净输出能力是核聚变技术领域的大突破。
研究人员称，通过此设计能够生产一个可以给10万人供电的核反应装置，并且这在大概五年内就能实现。“核聚变能源肯定是22世纪的最重要的电力来源。但为了避免全球气候变暖，我们必须让这个变化来的更快。”英国的托卡马克能源有限公司的首席执行官David Kingham评价道，“这篇论文展示了一种更快的好方法。
（MIT的研究）显示出，建造高磁场-MIT的一项特长-能够创造出更小的装置（因此更便宜、建造也更快）。他们的成果质量很好，下一步就是进一步完善这个设计和工程学细节。这个设计已经能够吸引决策层、慈善家以及私营部门的注意了。”