Natuurkundige Fatima Ebrahimi van het Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) van het Amerikaanse Department of Energy (DOE) heeft voor het eerst geavanceerde modellen gebruikt om de belangrijkste kenmerken van het cyclische gedrag van edge-localized modes (ELM's) nauwkeurig te simuleren. een bepaald type plasma-instabiliteit. De bevindingen kunnen natuurkundigen helpen het gedrag van plasma beter te begrijpen, de hete, geladen gas dat fusiereacties voedt in donutvormige fusiefaciliteiten, tokamaks genaamd, en betrouwbaarder plasma's produceren voor fusiereacties. De bevindingen kunnen ook inzicht geven in zonnevlammen, de uitbarstingen van enorme plasmamassa's van het oppervlak van de zon de ruimte in.

Ebrahim, die het werk in mei meldde in een krant met de titel, "Niet-lineaire gelokaliseerde randmodi in stroomvoerende plasma's opnieuw verbinden" in het tijdschrift Fysica van plasma's , bereikte de resultaten door middel van niet-lineaire simulatie van de instabiliteit. "Dit onderzoek reproduceert en verklaart de burst-achtige, of quasi-periodiek, gedrag van ELMS, " zei Ebrahimi. "Als het in de toekomst in grote tokamaks voorkomt, deze uitbarstingen kunnen sommige interne onderdelen van de machine beschadigen. Door ze te begrijpen, kunnen wetenschappers die schade voorkomen."

ELM's komen voor rond de buitenrand van hoge opsluiting, of H-modus, plasma's als gevolg van sterke randstromen. Ebrahimi gebruikte een computersimulatiecode die bekend staat als NIMROD om te laten zien hoe ELM's een herhaalde cyclus doorlopen waarin ze zich vormen, ontwikkelen, en verdwijnen.

Het model laat zien dat ELM's zich kunnen vormen wanneer er een steile stroomgradiënt bestaat aan de plasmarand. De gradiënt ontstaat wanneer het plasma plotseling omhoog of omlaag beweegt, het creëren van een bult in de stroom en het vormen van een randstroomblad. De instabiliteit vormt dan een stroomvoerende gloeidraad die rond de tokamak beweegt, het produceren van elektrische velden die interfereren met de stromen die ervoor hebben gezorgd dat de ELM's zijn gevormd. Met de oorspronkelijke stromen verstoord, de ELM sterft. "Op een manier, "Ebrahimi zei, "een ELM elimineert zijn eigen bron - wist de hobbel op de randstroom - door zijn eigen beweging."

De bevindingen van Ebrahimi komen overeen met waarnemingen van het cyclische gedrag van ELM's in tokamaks over de hele wereld. Deze omvatten Pegasus, een klein bolvormig apparaat aan de Universiteit van Wisconsin; de Mega Ampere Spherical Tokamak (MAST) in het Verenigd Koninkrijk; en het National Spherical Torus Experiment (NSTX), de vlaggenschipfaciliteit bij PPPL vóór de recente upgrade. Het onderzoek zou ook het begrip van zonne-uitbarstingen kunnen verbeteren, die gepaard gaan met filamentaire structuren die vergelijkbaar zijn met die geproduceerd door ELM's. Haar volgende stap is het onderzoeken van de impact van verschillen in plasmadruk op het cyclische gedrag van ELM's.