Les appareils Tokamak utilisent des champs magnétiques puissants pour confiner et façonner le plasma qui contient le carburant qui réalise la fusion. La forme du plasma affecte la facilité ou la difficulté d'obtenir une source d'énergie de fusion viable. Dans un tokamak conventionnel, la section transversale du plasma a la forme de la lettre majuscule D. Lorsque la partie droite du D fait face au côté "trou de beignet" du tokamak en forme de beignet, cette forme est appelée triangularité positive. Lorsque la section transversale du plasma est en forme de D vers l'arrière et que la partie incurvée du D fait face au côté "trou de beigne", alors cette forme est appelée triangularité négative. De nouvelles recherches montrent que la triangularité négative réduit l'interaction du plasma avec les surfaces des matériaux faisant face au plasma du tokamak. Cette découverte met en évidence des avantages essentiels pour atteindre la puissance de fusion nucléaire.

L'un des défis de la science et de la technologie de l'énergie de fusion est de savoir comment construire de futures centrales électriques qui contrôlent des plasmas plusieurs fois plus chauds que le soleil. A ces températures extrêmes, les interactions du plasma avec les parois matérielles du réacteur de puissance doivent être maîtrisées et minimisées. Des interactions indésirables se produisent en raison de la turbulence dans la région limite du plasma. Cette recherche montre que la turbulence aux limites dans les plasmas à triangularité négative est très réduite par rapport à celle qui se produit dans les plasmas à forme triangulaire positive. Par conséquent, les interactions indésirables avec les parois face au plasma sont également très réduites, conduisant en principe à une plus longue durée de vie du mur et à une réduction du risque de détérioration du mur, quelque chose qui pourrait arrêter un réacteur.

Les scientifiques savent que, dans les dispositifs de fusion tokamak, les formes de cœur de plasma à triangularité négative présentent une augmentation substantielle du confinement d'énergie par rapport aux plasmas à triangularité positive. Les formes de plasma à triangularité négative montrent également des réductions des niveaux de fluctuation de la température et de la densité des électrons du cœur. Cela en soi fait des plasmas à triangularité négative des candidats prometteurs pour un futur réacteur de puissance à fusion.

La nouvelle recherche rapportée ici montre que le signe et le degré de triangularité ont également un effet important sur la dynamique de bord du plasma et les propriétés de puissance et d'échappement des particules, mais les scientifiques en savent relativement peu sur ces effets. Ces expérimentations au Tokamak à Configuration Variable (TCV), situé à l'École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) à Lausanne, La Suisse, a révélé une forte réduction des fluctuations plasmatiques et de l'interaction plasma avec le mur de parement pour des valeurs de triangularité suffisamment négatives. Les chercheurs ont observé les effets sur une large gamme de densités dans les plasmas à paroi interne limitée et détournée. Cette forte réduction de l'interaction plasma-paroi à une triangularité suffisamment négative renforce les perspectives des plasmas à triangularité négative comme solution potentielle de réacteur.

La recherche a été publiée dans La fusion nucléaire .