Les ELM se produisent à la limite du plasma et peuvent potentiellement endommager la paroi du réacteur à proximité. Une caractéristique qui peut affecter les ELM est la forme transversale du plasma.

Les chercheurs utilisent le terme « triangularité du plasma » pour décrire à quel point la forme du plasma s’écarte d’une forme ovale. La plupart des plasmas étudiés ont une triangularité positive, ce qui signifie qu'ils ont une section transversale en forme de D avec la partie verticale du "D" près du poteau central du tokamak.

Dans des recherches récentes, les scientifiques ont étudié la triangularité négative, la forme inverse avec la partie verticale près du mur extérieur. Les plasmas à triangularité négative sont connus pour présenter une certaine autorégulation des gradients. Grâce à une analyse approfondie des données du programme DIII-D National Fusion Facility, les chercheurs ont montré que cette mise en forme était intrinsèquement exempte d'instabilités dans diverses conditions de plasma. Les travaux sont publiés dans la revue Physical Review Letters .

Cette recherche a montré que les plasmas à triangularité négative sont exempts d'instabilités potentiellement dommageables dans la région marginale du plasma sans sacrifier les performances de fusion. Ceci suggère que la formation d'une triangularité négative stabilise les instabilités au niveau du bord du plasma.

Dans le même temps, il atteint les performances élevées du cœur et les conditions de pointe nécessaires pour atteindre les conditions de combustion du plasma dont auront besoin les futures centrales électriques à fusion. Ce résultat suggère que la formation d'une triangularité négative pourrait être une approche idéale pour la conception de centrales à fusion.

Les expériences réalisées avec le tokamak de l'installation nationale de fusion DIII-D ont exploré l'utilisation de la mise en forme de la triangularité négative pour limiter le développement d'ELM hautement instables et énergétiques. Ce travail faisait partie d'une collaboration plus large sur la triangularité négative qui incluait presque toutes les institutions poursuivant des recherches sur la fusion aux États-Unis.

Bien que les ELM soient courants dans les conditions de plasma à haute performance pertinentes pour les centrales à fusion, l'étude a révélé que la formation de triangularité négative limitait le développement de gradients de température et de pression qui peuvent se développer en ELM au bord du plasma.

Notamment, les plasmas présentant une forte triangularité négative (inférieure à -0,15) n’ont montré aucune instabilité, même à la puissance de chauffage élevée et aux performances du cœur qui provoquent généralement les ELM. Une analyse approfondie d'un vaste ensemble de données DIII-D représentant une gamme de conditions, y compris les performances élevées du cœur et la compatibilité des bords nécessaires aux réacteurs à fusion, a montré de manière cohérente cette nature sans ELM.

Ce travail a été rendu possible par les diagnostics complets et haute fidélité du tokamak DIII-D, et les améliorations de la modélisation ont contribué à étayer les conclusions montrant une stabilité améliorée dans une gamme élargie de conditions.

De plus, cette stabilité inhérente était plus robuste que la suppression des ELM obtenue avec d'autres approches, telles que les perturbations magnétiques résonantes pour supprimer les ELM ou le fonctionnement dans un régime sans ELM. Ainsi, la mise en forme de la triangularité négative a le potentiel de limiter les instabilités du plasma à haute énergie et dommageables qui constituent actuellement un défi majeur dans la conception des centrales à fusion. Cela indique que l'approche de la triangularité négative justifie des recherches plus approfondies en vue d'une application dans la conception de centrales à fusion.