科學家最近發現了一種獨特的鋰壁行為，這可能有助於未來設計更好的核融合反應爐。根據一項新研究，使用鋰製成的托卡馬克（tokamak）壁可以提供幾種增強核融合過程的方法。來自全球九個機構的研究團隊揭示了這種鋰壁行為如何影響托卡馬克內部燃料的捕獲量。他們發現，在進行等離子體拍攝之前，鋰塗層的厚度對於捕獲燃料的影響並不顯著，這一發現挑戰了人們對鋰在核融合過程中作用的傳統認知。
在這項研究中，科學家指出，鋰在操作過程中的效果比在托卡馬克壁上事先塗覆鋰來得更為明顯，因為這有助於從等離子體的核心到邊緣形成均勻的溫度，這對於創造商業核融合所需的穩定等離子體狀況至關重要。研究人員指出，鋰在熔化後可以在核融合容器的內部組件上形成自我修復層，這一保護層能夠幫助保護某些直接面對等離子體的部件，抵御其高達太陽核心溫度的劇烈和潛在損害的熱量。如果核融合容器的壁溫足夠高，鋰還可以通過形成氣體或蒸汽盾來進一步保護容器壁。
研究團隊比較了在核融合操作開始之前在托卡馬克內施加的鋰塗層與在核融合反應期間向等離子體注入鋰粉末所捕獲的燃料量。這種在操作過程中注入鋰粉末的做法主要用作保護塗層，以改善面向等離子體的表面，並減少來自托卡馬克壁部的多餘材料進入等離子體的數量。研究人員指出，這一過程也在一定程度上促進了共沉積的發生。
在《核材料與能源》期刊發佈的研究中，鋰被認為是核融合反應爐的吸引力壁材，但在鋰中捕獲燃料的問題卻是個潛在的挑戰。美國能源部普林斯頓等離子體物理實驗室的研究員Florian Effenberg指出，隨著托卡馬克逐漸從石墨壁轉向如鎢等壁材，亟需找到適當的方式來調整這些壁材，以便讓等離子體的熱核心更好地承受它們的存在。Effenberg強調，鋰是最有前景的選擇，而粉末注入技術則提供了一條實際的途徑，朝向完全液態鋰壁的實現。
目前正在制定一項計劃，可能在普林斯頓實驗室的國家球形托卡馬克實驗升級（NSTX-U）中納入鋰注入器，最終實現液態鋰的等離子體接觸元件。根據新聞稿，該實驗室還在基於NSTX-U設計的托卡馬克上進行研究，該設備被稱為球形托卡馬克先進反應堆（STAR）。Effenberg指出，鋰壁的設計旨在創造一種環境，使燃料原子能夠被吸收而不是反射，這有助於穩定等離子體邊緣，增強等離子體的約束並實現更高的功率密度運行。這些都是針對更緊湊、更高效的托卡馬克設計的關鍵優勢。
在研究過程中，對使用鋰的兩種方法進行了評估，這些方法是通過嵌入在DIII-D的壁磚中的材料樣本進行的。結果表明，使用鋰的核融合反應堆中，燃料的保持可能主要由共沉積物主導，而非直接在偏轉器中。研究人員指出，若希望利用鋰實現更平坦的溫度分佈，則在操作過程中注入鋰相較於預先沉積的鋰薄膜在溫度低於鋰的熔點時具有更大的優勢。這一發現不僅為核融合技術的發展提供了新的思路，也為未來的能源解決方案奠定了基礎。
