A physical model has been developed which includes high temperature liquid lithium evaporation, the expanding motion of the liquid lithium vapour cloud, the shielding effects of the vapour cloud on incident plasma particle bombardments, ejection suppressed analysis and a perpendicular field proposal, and photon radiation, heat flux and transport in the lithium vapour cloud plasma. The engineering outline design scheme and the relevant parameters for the liquid lithium surface divertor target plate configured by discrete tiny capillary arrays have been established. Splashing can be suppressed by utilizing discrete and electrical insulating capillary porous systems (CPSs), since the conductivity among the capillary cells has been cut off by adopting a special kind of ceramic composite material made of a non-conducting and unbreakable composite which is able to withstand high temperatures. The formula to describe the temperature-dependent evaporation power has been derived. The maximum temperature increases of the discrete plasma-facing liquid lithium surface divertor target plate have been compared under the high energy flux deposition of 10 MJ m−2 during a 1 ms time duration with or without evaporation power. The results show that a high surface heat load can be withstood by the designed discrete plasma-facing liquid lithium surface divertor target plate due to violent evaporation. The energy deposition of incident energetic particles and weakly relativistic electrons from the scrape-off layer have been calculated. A laboratory experimental facility to simulate liquid lithium surface interactions with plasma has been set up. Research on lithium evaporation, re-deposition and ejection suppressed experiments under high density linear plasma dumping is ongoing.
液体リチウム蒸発、液体リチウム蒸気雲の膨張運動、入射プラズマ粒子衝撃に対する蒸気雲の遮蔽効果、放出抑制解析と垂直磁場提案、ならびにリチウム蒸気プラズマ中の光子放射、熱流束、輸送を含む物理モデルが構築された。個別の微小毛細管アレイによって構成される液体リチウム表面ダイバータ板の工学的概略設計スキームと関連パラメータが確立された。非導電性かつ不破壊性のセラミック複合材料を用いて毛細管セル間の導電性を遮断することにより、個別の電気絶縁性毛細管多孔質システム（CPS）を利用してスプラッシングを抑制できる。温度依存性の蒸発パワーを記述する式が導出された。個別のプラズマ対向液体リチウム表面ダイバータ板の最高温度上昇は、蒸発パワーの有無について、1 msの時間間隔における10 MJ m−2の高エネルギー束堆積条件下で比較された。結果は、設計された個別のプラズマ対向液体リチウム表面ダイバータ板が、激しい蒸発により高い表面熱負荷に耐え得ることを示している。スクレープオフ層からの入射エネルギー粒子および弱相対論的電子のエネルギー堆積が計算された。高密度線状プラズマ照射下での液体リチウム表面とプラズマの相互作用を模擬する実験施設が構築された。高密度線状プラズマ照射下でのリチウム蒸発、再堆積、および放出抑制実験に関する研究が進行中である。