Pour que la fusion génère une énergie substantielle, le plasma ultra-chaud qui alimente les réactions de fusion doit rester stable et ne pas se refroidir. Des chercheurs ont récemment montré que le lithium, un doux, métal blanc argenté, être efficace à ces deux égards lors d'expériences américano-chinoises exploratoires sur le tokamak supraconducteur expérimental avancé (EAST) à Hefei, Chine. Le laboratoire de physique des plasmas de Princeton (PPPL) du Département de l'énergie des États-Unis (DOE) dirige la collaboration américaine. avec les co-chercheurs principaux Los Alamos et Oak Ridge National Laboratories, avec l'Université Johns Hopkins, l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign, l'Université du Tennessee-Knoxville, et le Massachusetts Institute of Technology. Les scientifiques de General Atomics participent également via une subvention distincte.

Sept chercheurs américains se sont rendus à l'EST en décembre, 2016, de participer aux expérimentations. Ils ont déployé le lithium dans le tokamak chinois de trois manières différentes :via un injecteur de poudre de lithium, un injecteur de granulés de lithium, et un limiteur de lithium liquide à écoulement (FLiLi) qui a délivré l'élément sous forme liquide au bord des plasmas EAST.

La recherche a montré d'excellents progrès dans les trois domaines. La forme des expériences et leurs résultats comprenaient :

• La première utilisation de l'injecteur de poudre de lithium dans les décharges EAST qui a épuisé le plasma chaud à travers le divertor en tungstène du tokamak. La poudre injectée a réussi à éliminer les instabilités périodiques connues sous le nom de modes localisés aux bords (ELM) qui pourraient endommager le divertor. Les résultats se comparent bien avec l'utilisation de lithium en poudre dans le divertor de carbone dans les expériences EAST précédentes, dans les précédentes recherches sur les expériences nationales sur le tore sphérique (NSTX) au PPPL, et dans l'installation nationale de fusion DIII-D que General Atomics exploite pour le DOE à San Diego, indiquant une compatibilité de base entre le tungstène et le lithium. Une telle compatibilité sera nécessaire pour les futures conceptions de centrales électriques qui considèrent le tungstène comme le substrat des composants face au plasma de lithium liquide.
• L'utilisation de l'injecteur de granulés de lithium a montré qu'il existe un seuil pour la taille minimale des granulés suffisamment gros pour déclencher des ELM - une procédure alternative qui réduit les instabilités, plus fréquentes et moins dommageables pour les composants faisant face au plasma. Le seuil observé a montré des similitudes avec la taille minimale des granules de déclenchement de l'ELM dans les récentes expériences DIII-D.
• L'utilisation d'un dispositif FLiLi de deuxième génération a considérablement réduit la quantité de deutérium au bord du plasma qui s'est recyclé dans le cœur du plasma et l'a refroidi lors des expériences à haut confinement. La perte de chaleur causée par le recyclage peut arrêter les réactions de fusion. Le dispositif FLiLi a été inséré dans le plan médian externe du dispositif EAST. Images de caméra rapide des expériences EAST, réalisée avec et sans insertion de limiteur, a montré un recyclage du lithium potentiellement dommageable sans limiteur, par rapport au lithium neutre et ionisé avec le limiteur en place. En outre, les chercheurs ont observé pour la première fois plusieurs phases améliorées de confinement d'énergie avec l'utilisation de FLiLi.