Een stellarator is een apparaat waarin plasma kan worden opgesloten bij temperaturen die heter zijn dan de kern van de zon, gebruikmakend van magnetische velden van zorgvuldig gevormde elektromagnetische spoelen. Wetenschappers hebben het wiskundige optimalisatieprobleem aangepast dat wordt gebruikt om de spoelvormen te berekenen. Ze vergrootten de ruimte tussen de spoelen. Het vergroten van de ruimte verzacht de scherpe bochten van de spoelen, met behoud van de snelheid en betrouwbaarheid van de vorige methode.

De elektromagnetische spoelen van een stellarator zijn een uitdaging om te ontwerpen. Waarom? De precieze 3D-vormgeving die nodig is voor een goede plasma-opsluiting moet worden afgewogen tegen verschillende beperkingen:de spoelen mogen elkaar niet overlappen, er moet voldoende ruimte zijn tussen de spoelen voor toegang tot diagnose en onderhoud, en de spoelgeleider kan niet in een te scherpe bocht worden gebogen. Door de spoelvormen glad te strijken en de afstanden tussen de spoelen te vergroten, dit nieuwe algoritme zal stellaratorontwerpen mogelijk maken die beter haalbaar zijn om te bouwen en te onderhouden.

De verbetering in spoelvormen werd bereikt door een iets andere wiskundige vraag te stellen dan de eerder gestelde vraag. Bij de vorige benadering gebruikt om experimenten te ontwerpen zoals de W7-X stellarator in Duitsland en de HSX stellarator aan de Universiteit van Wisconsin, de spoelvormen werden geoptimaliseerd om de beste benadering van de gewenste plasmavorm te verkrijgen, een klein aantal sinus- en cosinusfuncties gebruiken om de spoelvormen te beschrijven. Bij de nieuwe aanpak de spoelvormen zijn geoptimaliseerd om de beste benadering van de gewenste plasmavorm te verkrijgen, terwijl tegelijkertijd de afstanden tussen de spoelen worden gemaximaliseerd.

Dit soort problemen, waarin je twee criteria maximaliseert die soms conflicteren, heeft veel bekende analogieën in het dagelijks leven, bijvoorbeeld wanneer u een paar schoenen aan het winkelen bent en zowel de laagste prijs als de hoogste kwaliteit wilt. In het nieuwe algoritme de spoelontwerper heeft meer precieze controle over het balanceren van de concurrerende doelstellingen van "het produceren van de gewenste plasmavorm" en "voldoende ruimte tussen de spoelen laten".

Het nieuwe onderzoek toont aan dat hoe je ook kiest om deze balans te vinden, het nieuwe algoritme kan beide doelstellingen beter maximaliseren in vergelijking met het vorige algoritme. Tegelijkertijd, het nieuwe algoritme is qua snelheid vergelijkbaar met het vorige algoritme. Het is ook robuust; er wordt gegarandeerd altijd de globaal optimale oplossing gevonden en niet alleen een lokaal optimum.