Modos localizados en los bordes, ELM para abreviar, son una de las alteraciones del confinamiento del plasma que son causadas por la interacción entre las partículas de plasma cargadas y la jaula del campo magnético de confinamiento. Durante los eventos ELM, el plasma de borde pierde su confinamiento por un corto tiempo y periódicamente arroja partículas de plasma y energía hacia el exterior sobre las paredes del recipiente. Típicamente, De este modo, una décima parte del contenido total de energía se puede expulsar de forma abrupta. Si bien la generación actual de dispositivos de fusión de tamaño mediano puede hacer frente a esto, dispositivos grandes como ITER o una futura planta de energía no podrían soportar esta tensión.

Métodos experimentales para atenuar, Suprimir o evitar ELM ya se han desarrollado con éxito en los dispositivos de fusión actuales (ver PI 3/2020). Después de un extenso trabajo previo, Ahora ha sido posible por primera vez mediante simulaciones computacionales identificar el detonante responsable de la aparición explosiva de estas inestabilidades de borde y reconstruir el curso de varios ciclos ELM, de acuerdo con los valores observados experimentalmente. Una publicación aceptada en la revista científica Fusión nuclear explica este importante requisito previo para predecir y evitar inestabilidades ELM en dispositivos de fusión futuros.

La inestabilidad ELM se acumula después de una fase tranquila de aproximadamente 5 a 20 milisegundos, dependiendo de las condiciones externas, hasta que en medio milisegundo entre el 5 y el 15 por ciento de la energía almacenada en el plasma se arroja a las paredes. Luego, el equilibrio se restablece hasta que sigue la próxima erupción de ELM.

Los teóricos del plasma en torno al primer autor Andres Cathey de IPP, que proceden de varios laboratorios del programa europeo de fusión EUROfusion, Pudimos describir y explicar los complejos procesos físicos detrás de este fenómeno en detalle:como una interacción no lineal entre los efectos desestabilizadores (el fuerte aumento de la presión plasmática en el borde del plasma y el aumento de la densidad de corriente) y el flujo plasmático estabilizador. Si la potencia de calentamiento alimentada al plasma se cambia en la simulación, el resultado calculado muestra el mismo efecto en la tasa de repetición de los ELM, es decir, la frecuencia, como un aumento de la potencia de calentamiento en un experimento de plasma en ASDEX Upgrade tokamak:el experimento y la simulación están de acuerdo.

Aunque los procesos tienen lugar en muy poco tiempo, su simulación requiere un gran esfuerzo informático. Esto se debe a que la simulación debe resolverse en pequeños pasos de cálculo, tanto la caída corta de ELM como la fase de desarrollo larga entre dos ELM, un problema de cálculo que solo podría resolverse con una de las supercomputadoras más rápidas disponibles actualmente.

Para las simulaciones se utilizó el código JOREK, un código no lineal para el cálculo de plasmas tokamak en geometría realista, que se está desarrollando en cooperación europea e internacional con fuertes contribuciones de IPP.