Uno dei maggiori ostacoli alla produzione di energia tramite fusione sulla Terra è la formazione e la crescita di piccole imperfezioni del campo magnetico nel nucleo dei reattori a fusione sperimentali. Questi reattori, chiamati tokamak, confinare il gas ionizzato caldo, o plasma. Se le imperfezioni persistono, lasciano fuoriuscire l'energia immagazzinata nel plasma confinato; se lasciato crescere, possono portare all'interruzione improvvisa della scarica di plasma. Simulazioni recenti di scariche di tokamak con veloci, ioni energetici hanno dimostrato che la struttura del campo magnetico può stabilizzare o destabilizzare queste imperfezioni magnetiche, o instabilità "strappanti". Il risultato dipende dalla struttura elicoidale del campo mentre si avvolge attorno al tokamak.

ioni energetici, onnipresente nei plasmi di fusione, può essere una forte forza stabilizzante o destabilizzante. La scelta dipende dal taglio magnetico nel plasma. Comprendere la fisica che guida l'insorgenza delle instabilità può portare a evitarle, un approccio di "tolleranza zero", vitale per il funzionamento stabile di ITER. ITER è un passaggio chiave tra la ricerca sulla fusione di oggi e le centrali elettriche a fusione di domani. Anche, i risultati spiegano molte osservazioni sperimentali di instabilità lacrimali che limitano l'energia termica massima che può essere contenuta.

I tokamak avanzati ottengono plasmi ad alta energia termica iniettando fasci di ioni caldi che si scontrano con, e quindi calore, il plasma di fondo Esperimenti al plasma in fiamme che creano energia dalle reazioni di fusione, come ITER, avrà anche una popolazione significativa di particelle alfa calde, il sottoprodotto della fusione. Gli effetti che gli ioni energetici hanno sulle instabilità benigne, come l'instabilità a dente di sega, che fa appiattire la temperatura vicino al nucleo del plasma, e il toroidale Alfvén eigenmode, che intuitivamente è una "vibrazione" (oscillazione) delle linee del campo magnetico, sono noti da tempo.

All'aumentare dell'energia attuale e confinata nei plasmi, un "confine di stabilità" può essere attraversato quando la pressione termica (cioè, l'energia termica) supera una certa frazione dell'energia magnetica che comprende la bottiglia magnetica che confina il plasma. Queste instabilità "strappanti" creano imperfezioni nel campo magnetico. Se queste imperfezioni crescono, possono innescare un'interruzione su larga scala, che pone fine al confinamento del plasma e può danneggiare la macchina. Simulazioni di scariche tokamak con veloce, ioni energetici hanno mostrato l'emergere di un'influenza stabilizzante, o forza, alle instabilità dirompenti. Se la forza è stabilizzante o destabilizzante dipende dal "taglio, " che misura come le linee del campo magnetico avvolgono il bagel, o toroidale, plasma nel tokamak. A taglio positivo, il solito caso, gli ioni energetici si stanno stabilizzando.

Però, la regione interna dei tokamak può spesso avere un taglio magnetico basso o negativo (invertito), e questo porta a una forza destabilizzante, abbastanza per guidare la modalità di strappo instabile, in tal modo potrebbe portare a un'interruzione. Mentre ci muoviamo verso l'evitamento controllato delle interruzioni in ITER, sarà fondamentale incorporare modelli di stabilità avanzati nelle strategie di controllo attivo per evitare condizioni instabili.