An outstanding concern raised over the implementation of liquid metal plasma facing components in fusion reactors is the potential for ejection of liquid metal into the fusion plasma. The influences of Rayleigh–Taylor-like and Kelvin–Helmholtz-like instabilities were experimentally observed and quantified on the thermoelectric-driven liquid-metal plasma-facing structures (TELS) chamber at the University of Illinois at Urbana–Champaign. To probe the stability boundary, plasma currents and velocities were first characterized with a flush probe array. Subsequent observations of lithium ejection under exposure in the TELS chamber exhibited a departure from previous theory based on linear perturbation analysis. The stability boundary is mapped experimentally over the range of plasma impulses of which TELS is capable to deliver, and a new theory based on a modified set of the shallow water equations is presented which accurately predicts the stability of the lithium surface under plasma exposure.
核融合炉における液体金属プラズマ対向機器の実装に関して提起された顕著な懸念事項は、液体金属が核融合プラズマ中へ放出される可能性である。レイリー・テイラー様およびケルビン・ヘルムホルツ様不安定性の影響は、イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校のTELS（熱電駆動液体金属プラズマ対向構造）チャンバーにおいて実験的に観察され、定量化された。安定性境界を調査するため、プラズマ電流と速度はまずフラッシュプローブアレイを用いて特性評価された。その後のTELSチャンバー内での曝露下におけるリチウム放出の観察は、線形摂動解析に基づく従来の理論からの逸脱を示した。安定性境界は、TELSが供給可能なプラズマインパルスの範囲にわたって実験的にマッピングされ、修正された浅水方程式のセットに基づく新理論が提示され、これはプラズマ曝露下におけるリチウム表面の安定性を正確に予測する。