For DEMO and beyond, liquid metal plasma-facing components are considered due to their resilience to erosion through flowed replacement, potential for cooling beyond conduction and inherent immunity to many of the issues of neutron loading compared to solid materials. The development curve of liquid metals is behind that of e.g. tungsten however, and tokamak-based research is currently somewhat limited in scope. Therefore, investigation into linear plasma devices can provide faster progress under controlled and well-diagnosed conditions in assessing many of the issues surrounding the use of liquid metals. The linear plasma devices Magnum-PSI and Pilot-PSI are capable of producing DEMO-relevant plasma fluxes, which well replicate expected divertor conditions, and the exploration of physics issues for tin (Sn) and lithium (Li) such as vapour shielding, erosion under high particle flux loading and overall power handling are reviewed here. A deeper understanding of erosion and deposition through this work indicates that stannane formation may play an important role in enhancing Sn erosion, while on the other hand the strong hydrogen isotope affinity reduces the evaporation rate and sputtering yields for Li. In combination with the strong redeposition rates, which have been observed under this type of high-density plasma, this implies that an increase in the operational temperature range, implying a power handling range of 20–25 MW m−2 for Sn and up to 12.5 MW m−2 for Li could be achieved. Vapour shielding may be expected to act as a self-protection mechanism in reducing the heat load to the substrate for off-normal events in the case of Sn, but may potentially be a continual mode of operation for Li.
DEMOおよびその先に向けて、液体金属プラズマ対向機器は、流動による置換を通じた耐食耗性、伝導を超えた冷却の可能性、そして固体材料と比較した場合の中性子負荷に対する多くの問題に対する本質的な耐性により、検討されている。しかしながら、液体金属の開発曲線は、例えばタングステンのそれよりも遅れており、トカマクベースの研究は現在のところ範囲がやや限られている。したがって、線形プラズマ装置を用いた調査は、制御され、十分に診断された条件下で、液体金属の使用を取り巻く多くの問題を評価する際に、より迅速な進展をもたらすことができる。線形プラズマ装置であるMagnum-PSIおよびPilot-PSIは、DEMOに関連するプラズマ束を生成することが可能であり、これは予想されるダイバータ条件を十分に再現するものであり、スズ（Sn）およびリチウム（Li）に関する蒸気遮蔽、高粒子束負荷下での腐食耗、および全体的な出力処理などの物理的課題の探求がここで概説される。この研究を通じた腐食耗と再堆積のより深い理解は、スタナン（水素化スズ）の形成がSnの腐食耗を促進する上で重要な役割を果たす可能性があることを示している一方で、強い水素同位体親和性はLiの蒸発速度とスパッタリング収率を低減させる。この種の高密度プラズマ下で観測されてきた強い再堆積率と組み合わせることで、動作温度範囲の拡大が示唆され、Snについては20〜25 MW m−2、Liについては最大12.5 MW m−2の出力処理範囲が達成され得ることを意味する。蒸気遮蔽は、Snの場合の異常事象において基板への熱負荷を低減する自己保護機構として作用することが期待されるが、Liの場合には連続的な動作モードとなる可能性がある。