Liquid metal plasma-facing components (PFCs) have been proposed as a means of solving several problems facing the creation of economically viable fusion power reactors. To date, few demonstrations exist of this approach in a diverted tokamak and we here provide an overview of such work on the National Spherical Torus Experiment (NSTX). The Liquid Lithium Divertor (LLD) was installed and operated for the 2010 run campaign using evaporated coatings as the filling method. The LLD consisted of a copper-backed structure with a porous molybdenum front face. Nominal Li filling levels by the end of the run campaign exceeded the porosity void fraction by 150%. Despite a nominal liquid level exceeding the capillary structure and peak current densities into the PFCs exceeding 100 kA m−2, no macroscopic ejection events were observed. In addition, no substrate line emission was observed after achieving lithium-melt temperatures indicating the lithium wicks and provides a protective coating on the molybdenum porous layer. Impurity emission from the divertor suggests that the plasma is interacting with oxygen-contaminated lithium whether diverted on the LLD or not. A database of LLD discharges is analysed to consider whether there is a net effect on the discharges over the range of total deposited lithium in the machine. Examination of H-97L indicates that performance was constant throughout the run, consistent with the hypothesis that it is the quality of the surface layers of the lithium that impact performance. The accumulation of impurities suggests a fully flowing liquid lithium system to obtain a steady-state PFC on timescales relevant to NSTX.
液体リチウムプラズマ対向部品（PFC）は、経済的に実現可能な核融合炉の創設に際して直面するいくつかの問題を解決する手段として提案されている。現在までに、ダイバータ配置のトカマクにおけるこの手法の実証例はほとんどなく、本稿では国立球状トカマク実験装置（NSTX）における当該研究の概要を報告する。液体リチウムダイバータ（LLD）は、蒸着コーティングを充填方法として用いて、2010年の運転キャンペーン用に設置され、運転された。LLDは、銅製の裏打ち構造に多孔質モリブデン前面部を備えた構造であった。運転キャンペーン終了時点での公称リチウム充填レベルは、空隙率による空隙体積を150%超上回っていた。公称液体レベルが毛細管構造を超え、PFCへのピーク電流密度が100 kA m⁻²を超えたにもかかわらず、巨視的な放出事象は観測されなかった。さらに、リチウム融点到達後も基板の発光線は観測されず、リチウムが濡れ広がり、モリブデン多孔質層上に保護コーティングを形成したことを示している。ダイバータからの不純物放出は、プラズマがLLD上か否かに関わらず、酸素汚染されたリチウムと相互作用していることを示唆している。LLD放電のデータベースを解析し、装置への総リチウム堆積量の範囲にわたって放電に対する正味の効果があるかどうかを検討した。Hモード閉じ込め品質（H₉₇）の検討から、性能は運転期間を通じて一定であったことが示され、性能に影響を与えるのはリチウムの表面層の質であるという仮説と整合する。不純物の蓄積は、NSTXの時間スケールで定常状態のPFCを実現するには、完全な液体リチウム流動システムが必要であることを示唆している。