Voor fusie om substantiële energie op te wekken, het ultrahete plasma dat fusiereacties voedt, moet stabiel blijven en niet afkoelen. Onderzoekers hebben onlangs aangetoond dat lithium, een zachte, zilverwit metaal, om in beide opzichten effectief te zijn tijdens baanbrekende Amerikaans-Chinese experimenten op de Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) in Hefei, China. De Amerikaanse samenwerking wordt geleid door het Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) van het Amerikaanse Department of Energy (DOE), samen met co-hoofdonderzoekers Los Alamos en Oak Ridge National Laboratories, met de Johns Hopkins University, de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign, de Universiteit van Tennessee-Knoxville, en het Massachusetts Institute of Technology. Ook wetenschappers van General Atomics doen mee via een aparte beurs.

Zeven Amerikaanse onderzoekers reisden in december naar EAST, 2016, om deel te nemen aan de experimenten. Ze zetten lithium op drie verschillende manieren in de Chinese tokamak in:via een lithiumpoederinjector, een lithiumkorrelinjector, en een stromende vloeibare lithiumbegrenzer (FLiLi) die het element in vloeibare vorm aan de rand van EAST-plasma's afleverde.

Het onderzoek toonde uitstekende vooruitgang op alle drie de gebieden. De vorm van de experimenten en hun resultaten omvatten:

• Het eerste gebruik van de lithiumpoederinjector in EAST-ontladingen die heet plasma uitputten via de wolfraamafleider van de tokamak. Het geïnjecteerde poeder elimineerde met succes periodieke instabiliteiten die bekend staan ​​​​als edge localized modes (ELM's) die de divertor zouden kunnen beschadigen. De resultaten waren goed te vergelijken met het gebruik van lithium in poedervorm in de koolstofafleider in eerdere EAST-experimenten, in eerder onderzoek naar National Spherical Torus Experiments (NSTX) bij PPPL, en in de DIII-D National Fusion Facility die General Atomics exploiteert voor de DOE in San Diego, wat wijst op een basiscompatibiliteit tussen wolfraam en lithium. Een dergelijke compatibiliteit zal nodig zijn voor toekomstige ontwerpen van energiecentrales die wolfraam beschouwen als het substraat voor vloeibare lithium-plasma-gerichte componenten.
• Het gebruik van de lithiumgranule-injector toonde aan dat er een drempel bestaat voor de minimale grootte van de granules die groot genoeg zijn om ELM's te activeren - een alternatieve procedure die ervoor zorgt dat de instabiliteiten kleiner zijn, frequenter en minder schadelijk voor naar plasma gerichte componenten. De waargenomen drempel vertoonde overeenkomsten met de minimale grootte van ELM-triggerende korrels in recente DIII-D-experimenten.
• Het gebruik van een FLiLi-apparaat van de tweede generatie verminderde sterk de hoeveelheid deuterium aan de rand van het plasma dat terug naar de kern van het plasma werd gerecycleerd en het tijdens experimenten met hoge opsluiting afkoelde. Warmteverlies door recycling kan fusiereacties stoppen. Het FLiLi-apparaat werd in het buitenste middenvlak van het EAST-apparaat geplaatst. Snelle camerabeelden van EAST-experimenten, uitgevoerd met en zonder limiter insertie, toonde potentieel schadelijke lithiumrecycling zonder de begrenzer, vergeleken met neutraal en geïoniseerd lithium met de begrenzer op zijn plaats. In aanvulling, onderzoekers observeerden voor het eerst verschillende verbeterde fasen van energiebeperking met het gebruik van FLiLi.