在托卡马克中,第一壁组件将高温等离子体与真空室壁面隔离开,面对着从等离子体中逸散出的电子、中性粒子和电磁辐射。第一壁组件主要包括限制器和偏滤器。限制器接触等离子体刮削层,起到限制等离子体位形的作用。偏滤器借助特殊的磁场结构,能够排出来自等离子体的能流和粒子流,排出聚变反应中产生的氦灰等杂质。目前托卡马克第一壁材料多为石墨、钨、钼、铍等,这些材料存在着使用寿命短、氢同位素滞留多、热载荷承受能力低、溅射率高等诸多缺点,需要每隔一段时间进行更换,难以实现聚变堆的长期稳定运行。液态锂限制器是解决上述问题的可行方案之一,其借助限制器表面液态锂的循环流动,能够比固态限制器承受更高的热载荷,同时液态锂对H、D、T具有优异的吸附能力,能够改善等离子体的粒子再循环。液态锂限制器首要解决的问题是锂液在限制器表面均匀稳定地全铺展。在托卡马克中很难实时观测锂液在限制器表面的流动状况。本文首先搭建了限制器测试平台,借助测试平台上的观察窗能够实时观测限制器表面的锂液流动状况,验证限制器的锂膜铺展性。该限制器测试平台运行时真空室压力小于10 Pa,可对被测限制器最高加热至350℃。借助测试平台外部的2 T水平磁场以及在限制器锂循环管路上施加的最大为400 A的竖直直流电流,两者产生电磁力驱动锂液在限制器回路中实现循环。基于该限制器测试平台,本文首次设计了双通路液态锂限制器。为改善锂液在限制器表面的铺展效果,双通路液态锂限制器的结构创新点有两点:第一,设置两条循环管路分别为两条出锂口输锂,探索多出锂口结构;第二,采用了“分锂器+水平储锂槽+出锂口”的组合设计,通过分流和溢流,提高锂液从出锂口均匀流出的可能。本文开展了双通路液态锂限制器实验。实验结果表明,影响锂液铺展的主要因素是锂液的流量和限制器表面结构,锂液流量随实验温度和驱动电流增大而增大。实验表明,小流量下难以实现锂液在限制器表面的完全铺展,电磁驱动式限制器存在着驱动力不足的问题,制约了流量的进一步提升。锂液在电磁驱动式限制器表面很难实现完全铺展。本文分析了电磁驱动力、加热元件、限制器表面结构等因素对限制器实验结果的影响。最后,在总结双通路液态锂限制器经验的基础上,设计、搭建、调试了单通路液态锂限制器,并通过水流实验验证了复合型微槽道结构对膜流完全铺展起到了重要作用。