Un obstacle à la génération de réactions de fusion à l'intérieur d'installations appelées tokamaks est que la production du courant dans le plasma qui aide à créer des champs magnétiques de confinement se produit par impulsions. De telles impulsions, généré par un électro-aimant qui descend au centre du tokamak, rendrait difficile la création d'une énergie de fusion en régime permanent. Pour régler le problème, les physiciens ont développé une technique connue sous le nom d'injection d'hélicité coaxiale transitoire (CHI) pour créer un courant qui n'est pas pulsé.

Maintenant, La physicienne Fatima Ebrahimi du Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) du département américain de l'Énergie (DOE) a utilisé des simulations informatiques à haute résolution pour étudier la faisabilité de cette technique. Les simulations montrent que CHI pourrait produire le courant en continu dans de plus grandes, des tokamaks plus puissants qu'il n'en existe aujourd'hui pour produire des plasmas de fusion stables.

"La stabilité est l'aspect le plus important de tout système d'entraînement actuel dans les tokamaks, " dit Ebrahimi, auteur d'un article faisant état des conclusions de Physique des plasmas . « Si le plasma est stable, vous pouvez avoir plus de courant et plus de fusion, et que le tout soit maintenu dans le temps."

La fusion, la puissance qui anime le soleil et les étoiles, est la fusion d'éléments légers sous forme de plasma - le chaud, état chargé de la matière composé d'électrons libres et de noyaux atomiques, qui génère des quantités massives d'énergie. Les scientifiques cherchent à reproduire la fusion sur Terre pour une réserve d'énergie pratiquement inépuisable pour produire de l'électricité.

La technique CHI remplace un électro-aimant appelé solénoïde qui induit du courant dans les tokamaks actuels. CHI produit le courant critique en générant spontanément des bulles magnétiques, ou plasmoïdes, dans le plasma. Les nouvelles simulations à haute résolution confirment qu'un défilé de plasmoïdes défilant dans le plasma dans les futurs tokamaks pourrait créer le courant qui produit les champs de confinement. Les simulations ont en outre montré que les plasmoïdes resteraient intacts même lorsqu'ils étaient secoués par des instabilités tridimensionnelles.

À l'avenir, Ebrahimi prévoit de simuler le démarrage du CHI tout en incluant encore plus de physique sur le plasma, ce qui fournirait des informations pour optimiser davantage le processus et extrapoler vers les appareils de la prochaine étape. "C'est un peu plus dur, " elle dit, "mais les nouvelles en ce moment sont que ces simulations montrent que le CHI est une technique d'entraînement de courant fiable qui pourrait être utilisée dans les installations de fusion du monde entier alors qu'elles commencent à incorporer des champs magnétiques plus puissants."