Uno de los mayores obstáculos para producir energía a través de la fusión en la Tierra es la formación y el crecimiento de pequeñas imperfecciones del campo magnético en el núcleo de los reactores de fusión experimentales. Estos reactores, llamados tokamaks, confinar gas ionizado caliente, o plasma. Si las imperfecciones persisten, dejan escapar la energía almacenada en el plasma confinado; si se deja crecer, pueden provocar la interrupción repentina de la descarga de plasma. Simulaciones recientes de descargas de tokamak con Los iones energéticos han demostrado que la estructura del campo magnético puede estabilizar o desestabilizar estas imperfecciones magnéticas, o inestabilidades "desgarrantes". El resultado depende de la estructura helicoidal del campo a medida que gira alrededor del tokamak.

Iones energéticos, omnipresente en los plasmas de fusión, puede ser una fuerte fuerza estabilizadora o desestabilizadora. La elección depende del cizallamiento magnético en el plasma. Comprender la física que impulsa la aparición de las inestabilidades puede conducir a evitarlas, un enfoque de "tolerancia cero", vital para el funcionamiento estable del ITER. ITER es un paso clave entre la investigación de fusión actual y las plantas de energía de fusión del mañana. También, los resultados explican muchas observaciones experimentales de inestabilidades de desgarro que limitan la energía térmica máxima que se puede contener.

Los tokamaks avanzados logran plasmas de alta energía térmica inyectando haces de iones calientes que chocan con, y por lo tanto calor, el plasma de fondo. Experimentos con plasma ardiente que crean energía a partir de reacciones de fusión, como ITER, también tendrá una población significativa de partículas alfa calientes, el subproducto de la fusión. Los efectos que tienen los iones energéticos sobre las inestabilidades benignas, como la inestabilidad del diente de sierra, que hace que la temperatura cerca del núcleo del plasma se aplana, y el modo propio toroidal de Alfvén, que intuitivamente es una "vibración" (oscilación) de las líneas del campo magnético, se conocen desde hace algún tiempo.

A medida que aumenta la energía actual y confinada en los plasmas, se puede cruzar un "límite de estabilidad" cuando la presión térmica (es decir, la energía térmica) supera una cierta fracción de la energía magnética que comprende la botella magnética que confina el plasma. Estas inestabilidades "desgarrantes" crean imperfecciones en el campo magnético. Si estas imperfecciones crecen, pueden desencadenar una interrupción a gran escala, que pone fin al confinamiento del plasma y puede dañar la máquina. Simulaciones de descargas de tokamak con iones energéticos han mostrado el surgimiento de una influencia estabilizadora, o fuerza, a las perturbadoras inestabilidades. Si la fuerza es estabilizadora o desestabilizadora depende del "cortante, "que mide cómo las líneas del campo magnético se envuelven alrededor de la forma de bagel, o toroidal, plasma en el tokamak. En corte positivo, el caso habitual, los iones energéticos se estabilizan.

Sin embargo, la región interna de los tokamaks a menudo puede tener un cizallamiento magnético bajo o negativo (invertido), y esto conduce a una fuerza desestabilizadora, lo suficiente para hacer que el modo de desgarro sea inestable, posiblemente conduciendo a una interrupción. A medida que avanzamos hacia la evitación controlada de interrupciones en ITER, Será fundamental incorporar modelos de estabilidad avanzados en las estrategias de control activo para evitar condiciones inestables.