L'un des plus grands obstacles à la production d'énergie par fusion sur Terre est la formation et la croissance de petites imperfections du champ magnétique dans le cœur des réacteurs de fusion expérimentaux. Ces réacteurs, appelés tokamaks, confiner le gaz ionisé chaud, ou plasma. Si les imperfections persistent, ils laissent s'échapper l'énergie stockée dans le plasma confiné; si on le laisse grandir, ils peuvent conduire à l'arrêt brutal de la décharge plasmatique. Des simulations récentes de décharges de tokamak avec des les ions énergétiques ont montré que la structure du champ magnétique peut soit stabiliser soit déstabiliser ces imperfections magnétiques, ou des instabilités "déchirantes". Le résultat dépend de la structure hélicoïdale du champ lorsqu'il s'enroule autour du tokamak.

Ions énergétiques, omniprésent dans les plasmas de fusion, peut être une forte force stabilisatrice ou déstabilisante. Le choix dépend du cisaillement magnétique dans le plasma. Comprendre la physique à l'origine de l'apparition des instabilités peut conduire à leur évitement, une approche "tolérance zéro", vital pour le fonctionnement stable d'ITER. ITER est une étape clé entre la recherche sur la fusion d'aujourd'hui et les centrales à fusion de demain. Aussi, les résultats expliquent de nombreuses observations expérimentales d'instabilités de déchirure qui limitent l'énergie thermique maximale pouvant être contenue.

Les tokamaks avancés réalisent des plasmas à haute énergie thermique en injectant des faisceaux d'ions chauds qui entrent en collision avec, et donc de la chaleur, le plasma de fond. Des expériences de plasma brûlant qui créent de l'énergie à partir de réactions de fusion, comme ITER, aura également une population importante de particules alpha chaudes, le sous-produit de la fusion. Les effets des ions énergétiques sur les instabilités bénignes, comme l'instabilité en dents de scie, ce qui provoque l'aplatissement de la température près du cœur du plasma, et le mode propre toroïdal d'Alfvén, qui est intuitivement une "vibration" (oscillation) des lignes de champ magnétique, sont connus depuis un certain temps.

Au fur et à mesure que le courant et l'énergie confinée dans les plasmas augmentent, une "limite de stabilité" peut être franchie lorsque la pression thermique (c'est-à-dire l'énergie thermique) dépasse une certaine fraction de l'énergie magnétique que comprend la bouteille magnétique qui confine le plasma. Ces instabilités "déchirantes" créent des imperfections dans le champ magnétique. Si ces imperfections grandissent, ils peuvent déclencher une perturbation à grande échelle, ce qui met fin au confinement du plasma et peut endommager la machine. Simulations de décharges de tokamak avec rapide, les ions énergétiques ont montré l'émergence d'une influence stabilisatrice, ou forcer, aux instabilités perturbatrices. Que la force se stabilise ou se déstabilise dépend du « cisaillement, " qui mesure comment les lignes de champ magnétique s'enroulent autour du bagel, ou torique, plasma dans le tokamak. En cisaillement positif, le cas habituel, les ions énergétiques se stabilisent.

Cependant, la région interne des tokamaks peut souvent avoir un cisaillement magnétique faible ou négatif (inversé), et cela conduit à une force déstabilisatrice, assez pour rendre le mode de déchirement instable, pouvant ainsi conduire à une perturbation. Alors que nous nous dirigeons vers un évitement contrôlé des perturbations dans ITER, il sera essentiel d'incorporer des modèles de stabilité avancés dans les stratégies de contrôle actif afin d'éviter des conditions instables.