Lancering af fusionsreaktioner uden en central magnet, eller magnetventil

Tokamak er et eksperimentelt kammer, der rummer en gas af energisk ladede partikler, plasma, til udvikling af energiproduktion fra kernefusion. De fleste store tokamakker skaber plasmaet med solenoider - store magnetiske spoler, der snor sig ned i midten af ​​skibene og injicerer den strøm, der starter plasmaet og fuldender magnetfeltet, der holder superhotgassen på plads. Men fremtidige tokamakker må undvære solenoider, som kører i korte impulser frem for i uger eller måneder ad gangen, som kommercielle fusionskraftværker skal gøre.

Nylige computersimuleringer har foreslået en ny metode til lancering af plasmaet uden brug af solenoider. Simuleringsmodelleringen viser dannelsen af ​​forskellige, strøm, der bærer magnetiske strukturer kaldet plasmoider, der kan starte plasmaet og fuldføre det komplekse magnetfelt.

Alt starter med magnetfeltlinjer, eller sløjfer, der stiger op gennem en åbning i gulvet i tokamak. Da feltlinjerne er elektrisk tvunget til at ekspandere ind i fartøjet, et tyndt lag, eller ark, af elektrisk strøm kan dannes. Gennem en proces kaldet magnetisk genforbindelse, arket kan bryde og danne en række ringformede plasmoider, der er den magnetiske ækvivalent til bobleringene skabt af delfiner.

De beregningsmæssigt forudsagte plasmoider er blevet bekræftet med hurtige kamerabilleder inde i National Spherical Torus Experiment (NSTX), den store fusionsfacilitet ved U.S. Department of Energy's Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL); anlægget er siden blevet opgraderet. Plasmoiderne smelter sammen og danner en stor ring med op til 400 000 ampere strøm, skabe en plasma opstartsfase inde i tokamak.

Denne avancerede modellering af plasmoider førte også til et andet stort fund:de betingelser, hvorunder en stor mængde feltlinjelukning og maksimal startstrøm kan opnås ved opgraderingen af ​​National Spherical Torus Experiment (NSTX-U).

Plasmoidlignende strukturer observeres også i naturen, f.eks. Under eruptive solhændelser. Den globale plasmoiddannelse, der observeres i tokamak, kaster nyt lys over den magnetiske genforbindelsesproces og udløsermekanismen for solblusser. Disse fund afslører også, at den samme plasmoid-medierede genforbindelse, der opstår i rummet, har en ledende rolle at spille i lukning af magnetfeltlinjer og opstart af plasma i NSTX-U.