De tokamak is een experimentele kamer die een gas van energetisch geladen deeltjes bevat, plasma, voor de ontwikkeling van energieproductie uit kernfusie. De meeste grote tokamaks creëren het plasma met solenoïden - grote magnetische spoelen die door het midden van de vaten wikkelen en de stroom injecteren die het plasma start en het magnetische veld voltooit dat het superhete gas op zijn plaats houdt. Maar toekomstige tokamaks moeten het zonder elektromagneten stellen, die in korte pulsen draaien in plaats van weken of maanden achter elkaar, zoals commerciële fusiecentrales zullen moeten doen.

Recente computersimulaties hebben een nieuwe methode gesuggereerd om het plasma te lanceren zonder elektromagneten te gebruiken. De simulatiemodellering toont de vorming van verschillende, stroomvoerende magnetische structuren genaamd plasmoïden die het plasma kunnen initiëren en het complexe magnetische veld kunnen voltooien.

Alles begint met magnetische veldlijnen, of lussen, die omhoog komen door een opening in de vloer van de tokamak. Omdat de veldlijnen elektrisch worden gedwongen om in het vat uit te zetten, een dunne laag, of blad, elektrische stroom kan ontstaan. Via een proces dat magnetische herverbinding wordt genoemd, het vel kan breken en een reeks ringvormige plasmoïden vormen die het magnetische equivalent zijn van de bellenringen die door dolfijnen zijn gemaakt.

De computationeel voorspelde plasmoïden zijn bevestigd met snelle camerabeelden in het National Spherical Torus Experiment (NSTX), de grote kernfusiefaciliteit van het Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) van het Amerikaanse ministerie van Energie; de faciliteit is sindsdien opgewaardeerd. De plasmoïden smelten samen tot een grote ring die tot 400 kan dragen, 000 ampère stroom, het creëren van een plasma-opstartfase in de tokamak.

Deze geavanceerde modellering van plasmoïden leidde ook tot een andere belangrijke bevinding:de omstandigheden waaronder een groot volume veldlijnsluiting en maximale opstartstroom kan worden bereikt door de upgrade van het National Spherical Torus Experiment (NSTX-U).

Plasmoïde-achtige structuren worden ook in de natuur waargenomen, zoals tijdens uitbarstende zonne-evenementen. De globale plasmoïdevorming die in de tokamak is waargenomen, werpt nieuw licht op het magnetische herverbindingsproces en het triggermechanisme van zonnevlammen. Deze bevindingen laten ook zien dat dezelfde plasmoïde-gemedieerde herverbinding die in de ruimte plaatsvindt, een leidende rol speelt bij het sluiten van magnetische veldlijnen en het opstarten van plasma in NSTX-U.