Ett hinder för att generera fusionsreaktioner i anläggningar som kallas tokamaks är att produktionen av strömmen i plasma som hjälper till att skapa begränsande magnetfält sker i pulser. Sådana pulser, genereras av en elektromagnet som löper ner i mitten av tokamak, skulle göra skapandet av fusionsenergi i stabilt tillstånd svårt att uppnå. För att komma till rätta med problemet, fysiker har utvecklat en teknik som kallas transient coaxial helicity injection (CHI) för att skapa en ström som inte är pulsad.

Nu, fysikern Fatima Ebrahimi vid det amerikanska energidepartementets (DOE) Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) har använt högupplösta datorsimuleringar för att undersöka det praktiska med denna teknik. Simuleringarna visar att CHI kunde producera strömmen kontinuerligt i större, kraftfullare tokamak än som finns idag för att producera stabila fusionsplasma.

"Stabilitet är den viktigaste aspekten av alla strömdrivna system i tokamaks, sa Ebrahimi, författare till en artikel som rapporterar resultaten i Plasmas fysik . "Om plasman är stabil, du kan ha mer aktuell och mer fusion, och få allt att upprätthålla över tiden."

Fusion, kraften som driver solen och stjärnorna, är sammansmältning av lätta element i form av plasma - det heta, laddat tillstånd av materia som består av fria elektroner och atomkärnor – som genererar enorma mängder energi. Forskare försöker replikera fusion på jorden för en praktiskt taget outtömlig tillgång på kraft för att generera elektricitet.

CHI-tekniken ersätter en elektromagnet som kallas en solenoid som inducerar ström i dagens tokamak. CHI producerar den kritiska strömmen genom att spontant generera magnetiska bubblor, eller plasmoider, in i plasman. De nya högupplösta simuleringarna bekräftar att en parad av plasmoider som marscherar genom plasman i framtida tokamaks kan skapa strömmen som producerar de begränsande fälten. Simuleringarna visade vidare att plasmoiderna skulle förbli intakta även när de drabbades av tredimensionella instabiliteter.

I framtiden, Ebrahimi planerar att simulera CHI-start och inkludera ännu mer fysik om plasma, vilket skulle ge insikter för att ytterligare optimera processen och för att extrapolera mot nästa steg-enheter. "Det är lite svårare, " hon säger, "men nyheten just nu är att dessa simuleringar visar att CHI är en pålitlig strömdrivningsteknik som kan användas i fusionsanläggningar runt om i världen när de börjar införliva starkare magnetfält."