Los ELM se producen en el borde del plasma y tienen el potencial de dañar la pared cercana del reactor. Una característica que puede afectar a los ELM es la forma de la sección transversal del plasma.

Los investigadores utilizan el término triangularidad del plasma para describir cuánto se desvía la forma del plasma de una forma ovalada. La mayoría de los plasmas estudiados tienen triangularidad positiva, lo que significa que tienen una sección transversal en forma de D con la porción vertical de la "D" cerca del poste central del tokamak.

En una investigación reciente, los científicos estudiaron la triangularidad negativa, la forma inversa con la parte vertical cerca de la pared exterior. Se sabe que los plasmas de triangularidad negativa exhiben cierta autorregulación de gradientes. A través de un análisis extenso de datos del programa DIII-D National Fusion Facility, los investigadores demostraron que esta configuración estaba inherentemente libre de inestabilidades en diversas condiciones del plasma. El trabajo está publicado en la revista Physical Review Letters. .

Esta investigación demostró que los plasmas de triangularidad negativa están libres de inestabilidades potencialmente dañinas en la región del borde del plasma sin sacrificar el rendimiento de la fusión. Esto sugiere que la forma de triangularidad negativa estabiliza las inestabilidades en el borde del plasma.

Al mismo tiempo, logra el alto rendimiento del núcleo y las condiciones de borde necesarias para lograr las condiciones de combustión de plasma que necesitarán las futuras plantas de energía de fusión. Este resultado sugiere que la configuración de triangularidad negativa podría ser un enfoque ideal para el diseño de plantas de energía de fusión.

Los experimentos realizados con el tokamak del Centro Nacional de Fusión DIII-D exploraron el uso de la conformación de triangularidad negativa para limitar el desarrollo de ELM altamente inestables y energéticos. El trabajo fue parte de una colaboración más amplia sobre la triangularidad negativa que incluyó a casi todas las instituciones que realizan investigaciones sobre la fusión en los Estados Unidos.

Si bien los ELM son comunes en las condiciones de plasma de alto rendimiento relevantes para las plantas de energía de fusión, el estudio encontró que la forma de triangularidad negativa limitó el desarrollo de gradientes de temperatura y presión que pueden convertirse en ELM en el borde del plasma.

En particular, los plasmas con una fuerte triangularidad negativa (menos de -0,15) no mostraron ninguna inestabilidad, incluso con el alto poder de calentamiento y el rendimiento del núcleo que normalmente causan los ELM. El análisis en profundidad de un extenso conjunto de datos DIII-D que representa una variedad de condiciones, incluido el alto rendimiento del núcleo y la compatibilidad de los bordes necesarios para los reactores de fusión, mostró consistentemente esta naturaleza libre de ELM.

Este trabajo fue posible gracias a los diagnósticos integrales y de alta fidelidad del tokamak DIII-D, y las mejoras en el modelado ayudaron a respaldar las conclusiones que muestran una mayor estabilidad en una gama ampliada de condiciones.

Además, esta estabilidad inherente fue más sólida que la supresión de ELM lograda con otros enfoques, como las perturbaciones magnéticas resonantes para suprimir los ELM o el funcionamiento en un régimen libre de ELM. Por lo tanto, la configuración de la triangularidad negativa tiene el potencial de limitar las inestabilidades dañinas del plasma de alta energía que actualmente constituyen un desafío importante en el diseño de plantas de energía de fusión. Esto indica que el enfoque de triangularidad negativa justifica una mayor investigación para su aplicación en el diseño de plantas de energía de fusión.