Các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge và Đại học California, San Diego đã phát hiện ra một hiện tượng bất ngờ làm giảm hiệu suất của các lò phản ứng nhiệt hạch. Kết quả nghiên cứu được phát hành trong bài viết Vật lý Plasma và Tổng hợp có kiểm soát.
Trong tokamaks, một từ trường hình xuyến xuất hiện, giữ cho plasma nóng lên đến nhiệt độ cực cao, ngăn không cho nó chạm vào tường. Sự lưu giữ này bị hạn chế bởi sự mất nhiệt kéo dài do nhiễu loạn. Trước đây người ta cho rằng nhiễu loạn không mong muốn sẽ giảm đi nếu plasma bắt đầu quay dưới tác động của việc đưa vào một chùm trung tính – chùm nguyên tử và phân tử chuyển động nhanh.
Nghiên cứu mới sử dụng siêu máy tính Frontier tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ. Các nhà khoa học đã mô hình hóa tác động của sự quay plasma lên các ion và electron, có tính đến các tương tác phức tạp của chúng. Điều này giúp có thể mô phỏng nhiễu loạn ở ranh giới plasma gần các bức tường của tokamak với độ chính xác cao.
Hóa ra là sự tương tác giữa các ion và electron ở vùng rìa của plasma tokamak có thể làm tăng nhiễu loạn, mặc dù giả định rằng sự quay của plasma làm giảm nhiễu loạn ion. Phát hiện này mâu thuẫn với các lý thuyết hiện có cho rằng các electron ánh sáng không có tác động đáng kể đến nhiễu loạn. Điều này rất quan trọng để tối ưu hóa các thiết kế tokamak như ITER, trong đó việc lưu trữ nhiệt và năng lượng trong plasma là rất quan trọng để duy trì phản ứng.
Ảnh hưởng của các đồng vị khác nhau của nhiên liệu hydro đến phản ứng tổng hợp nhiệt hạch cũng được mô phỏng. Việc sử dụng hỗn hợp đồng nhất của deuterium và tritium (DT) có liên quan đến năng suất tăng gấp 5 lần so với plasma deuterium thông thường.
