Un ostacolo alla generazione di reazioni di fusione all'interno di strutture chiamate tokamak è che la produzione di corrente nel plasma che aiuta a creare campi magnetici confinanti avviene in impulsi. Tali impulsi, generato da un elettromagnete che scorre al centro del tokamak, renderebbe difficile la creazione di energia da fusione allo stato stazionario. Per affrontare il problema, i fisici hanno sviluppato una tecnica nota come iniezione di elicità coassiale transitoria (CHI) per creare una corrente non pulsata.

Ora, la fisica Fatima Ebrahimi del Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) ha utilizzato simulazioni al computer ad alta risoluzione per studiare la praticità di questa tecnica. Le simulazioni mostrano che il CHI potrebbe produrre la corrente continuamente in grandi, tokamak più potenti di quelli esistenti oggi per produrre plasmi di fusione stabili.

"La stabilità è l'aspetto più importante di qualsiasi sistema di azionamento attuale nei tokamak, " disse Ebrahimi, autore di un articolo che riporta i risultati in Fisica dei Plasmi . "Se il plasma è stabile, puoi avere più corrente e più fusione, e far durare tutto nel tempo".

Fusione, la forza che guida il sole e le stelle, è la fusione di elementi leggeri sotto forma di plasma, il caldo, stato carico della materia composto da elettroni liberi e nuclei atomici, che genera enormi quantità di energia. Gli scienziati stanno cercando di replicare la fusione sulla Terra per una fornitura virtualmente inesauribile di energia per generare elettricità.

La tecnica CHI sostituisce un elettromagnete chiamato solenoide che induce corrente negli odierni tokamak. CHI produce la corrente critica generando spontaneamente bolle magnetiche, o plasmoidi, nel plasma. Le nuove simulazioni ad alta risoluzione confermano che una sfilata di plasmoidi che marciano attraverso il plasma nei futuri tokamak potrebbe creare la corrente che produce i campi confinanti. Le simulazioni hanno inoltre dimostrato che i plasmoidi rimarrebbero intatti anche se colpiti da instabilità tridimensionali.

Nel futuro, Ebrahimi prevede di simulare l'avvio di CHI includendo ancora più fisica sul plasma, che fornirebbe approfondimenti per ottimizzare ulteriormente il processo e per estrapolare verso i dispositivi del passaggio successivo. "Questo è un po' più difficile, " lei dice, "ma la notizia in questo momento è che queste simulazioni mostrano che il CHI è una tecnica di azionamento della corrente affidabile che potrebbe essere utilizzata nelle strutture di fusione in tutto il mondo quando iniziano a incorporare campi magnetici più forti".