Нові симуляції пояснюють тривалу асиметрію вихлопу в токамаках, поєднуючи вплив обертання плазмового ядра та перехресних дрейфів магнітного поля.
Токамак — це «тороїдальна магнітна установка для утримання плазми з метою здійснення термоядерного синтезу». Частинки плазми спрямовуються до спеціальної зони — дивертора, що виконує функцію контрольованого відведення тепла. Експерименти показували стійку асиметрію: більше частинок потрапляло у внутрішню мішень. Це створювало нерівномірне теплове навантаження.
Тривалий час поясненням вважали перехресні дрейфи — «бокове зміщення частинок відносно ліній магнітного поля». Проте моделі, що враховували лише цей чинник, не відтворювали реальних вимірювань. Відсутність збігу підривала довіру до прогнозів для реакторів нового покоління. Потрібен був додатковий фізичний механізм.
Команда Прінстонської лабораторії фізики плазми (PPPL) використала код SOLPS-ITER для моделювання крайових процесів. Результати опубліковано в Physical Review Letters. Виявлено, що вирішальну роль відіграє обертання плазмового ядра, яке формує паралельний потік — «рух частинок уздовж магнітних ліній». Поєднання обертання та перехресних дрейфів відтворює спостережувану асиметрію.
«У плазмі є два компоненти потоку», — зазначив Ерік Емді. «Багато людей казали, що саме перехресний потік створив асиметрію. Ця стаття показує, що паралельний потік, що зумовлений обертовим ядром, має не менше значення». Моделювання умов токамака DIII-D підтвердило, що лише врахування швидкості обертання 88,4 км/с забезпечує відповідність експерименту. Отримані результати важливі для проєктування стійкіших диверторів майбутніх термоядерних реакторів.