DIII-D国家聚变设施的科学家正研究一种不同托卡马克运行方法，为未来聚变发电厂设计带来有望成果。
近期实验显示，被称为“负三角”的等离子体结构，既能实现持续聚变能量所需的高性能条件，又可解决反应堆内部热管理关键挑战。2023年，DIII-D设施开展专门实验活动评估该操作方法。研究结果表明，负三角等离子体可产生稳定条件，满足甚至在某些情况下超出未来聚变试验工厂要求。此前核聚变界曾预测这种等离子体形状不如传统方法稳定，此次结果引人关注。
托卡马克装置是聚变能研究核心，它利用强大磁场控制和塑造等离子体(原子被加热到极端温度，分离成离子和电子的物质状态)，目标是利用原子核聚变释放的能量。要使聚变发电厂经济可行，托卡马克装置必须同时实现高等离子体压力、高电流和高密度，并有效限制热量。
负三角形配置将等离子体横截面形状从传统“D”形改为倒“D”，弯曲部分面向托卡马克内壁。在DIII-D实验中，这种形状表现出出乎意料的低不稳定性，研究人员能同时实现高压、高密度和高电流，且观察到等离子体热约束良好。
托卡马克设计面临重大挑战之一是核心边缘整合问题，即维持足够热的等离子体核心(聚变反应发生处)，同时保持等离子体边缘足够冷，防止热量损坏装置内壁。负三角实验为这一问题提供潜在解决方案，研究人员首次利用负三角形形状实现与“偏滤器分离”相结合的高等离子体约束，形成温度更低的边界层，降低材料表面热量和电子温度，在保持等离子体边缘稳定情况下实现核心和边缘一体化解决方案。
科学家目前正用先进模拟工具更仔细研究这些偏滤器条件，以将研究结果合理推断到未来聚变发电厂设计中。
研究人员在新闻稿中总结，这些特征表明负三角具有巨大潜力，支持进一步研究该机制用于聚变试验工厂设计开发。负三角效应优势包括更好抑制等离子体不稳定性(这种不稳定性会导致粒子和能量喷出)，还有助于减少托卡马克壁损坏，而这正是聚变反应堆担忧的问题。
值得一提的是，今年1月，西班牙塞维利亚大学建造的全球唯一一座具有“负三角”结构的聚变反应堆SMART(小长宽比托卡马克)产生了第一束等离子体。
