35°02′08″N 106°32′33″W / 35.035451°N 106.542522°W / 35.035451; -106.542522
桑迪亚国家实验室的Z机在鱼眼镜头 下的俯视图, 2012年。由于极高的高压电 ，供电设备浸没在2百万升（(2,000 m³)）变压器油 去离子水 的同心室中，作为绝缘体 。 然而，当机器放电时的电磁脉冲 导致令人印象深刻的闪电，被称为“闪络(flashover)”，其可以在房间中的许多金属物体周围被看到。 Z机横截面图 Z机示意图 Z脉冲功率设施 (Z Pulsed Power Facility )，非正式称为"Z机"，是世界上最大的高频电磁波发生器，设计用于在极端温度和压力条件下测试材料。自1996年10月重新装修以来[ 1] 惯性约束聚变 （ICF）研究设施。 由桑迪亚国家实验室 操作，它收集数据以帮助核武器 和最终的核聚变脉冲发电厂 (nuclear power)的计算机建模 。 Z机位于新墨西哥州 阿尔伯克基 的桑迪亚的主要场所
Z机的起源可以追溯到美國能源部 需要在实验室环境中复制氢弹 的核聚变 反应，以更好地理解所涉及的物理学。
自1970年代以来，美国能源部 一直在研究通过核聚变 反应发电的方法，包括连续反应，例如托卡马克 装置或小原子球的离散核聚变。 由于当时激光器远达不到所需的功率，因此考虑的主要方法是重离子聚变 [ 2] Q开关 和锁模技术 等重大进步使激光 器成为一种选择（最终在国家点火装置 中达到顶峰），并且重离子聚变(HIF)计划或多或少地处于休眠状态。1985年，美国国家科学院[ 3] 美国能源部 计划的审查指出“能源危机暂时处于休眠状态”。 重离子聚变机器的任务是帮助军事研究改进核弹 。
桑迪亚的第一项研究可以追溯到 1971 年[ 4] [ 5] [ 6]
Z 机使用众所周知的Z-pinch 电容器 通过等离子体管快速放电导致它被由此产生的洛伦兹力 向其中心线压缩。 Bennet 成功地研究了 Z 夹点在等离子体压缩中的应用。 Z 机布局为圆柱形。 它的外部装有巨大的电容器 ，通过马克思发生器 放电，产生1微秒 的高压脉冲。 然后 Yonas 使用一个系统将这个时间除以 10，利用水的介电 功率，以产生 100 ns 的放电。
然而，尽管使用了高功率，但由于缺乏足够的粒子束聚焦，这项努力对于重离子聚变并不成功。 很长一段时间以来，人们就知道洛伦兹力 是径向的，但电流高度不稳定并沿圆柱旋转，这会导致内爆管扭曲，从而降低压缩质量。
俄罗斯科学家 Valentin Smirnov 随后有了用线阵列代替管（称为“线阵列”）的想法，以对抗电流的方位角流动，从而对抗磁流体动力学 (MHD) 不稳定性。 库尔恰托夫研究所 的安加拉五号（Angara V）[ 7]
任何开发热核武器的国家都有自己的 Z 机，但那些不使用水管的国家有很长的上升脉冲（例如在法国格拉马 的Sphinx机器中的 800 纳秒 ）。 在英国，MAGPIE [ 8] 帝国理工学院 ，由 Malcolm Haines 控制。
通过移除聚苯乙烯芯，桑迪亚国家实验室 能够获得一根 1.5 毫米的细等离子线，其中 1000 万安培的电流和 90 兆巴的压力[來源請求]
基于 1 petawatt LTD 的 z-pinch 加速器的前景拟议模型。 2004 年宣布了一项名为 ZR（Z Refurbished）的 $6000 万美元（提高到 $9000 万美元）改造计划，以将其功率提高 50%。 Z 机于 2006 年 7 月进行了这次升级，包括安装新设计的硬件和组件以及更强大的马克思发生器 。该机器的去离子水部分已减少到之前尺寸的一半左右，而油部分已显着扩大，以容纳更大的中间存储线（i-stores）和新的激光塔，这些塔位于过去的水部分。 翻新工程已经于 2007 年 10 月完成[ 9] [ 10]
在2006年初，Z机产生出具有超过20亿开尔文 （2 GK, 2×109 K）或36亿℉（20亿摄氏度）的温度的等离子体，甚至峰值达到3.7 GK或66亿华氏度（37亿摄氏度）[ 11]
桑迪亚的路线图包括另一个称为 ZN (Z Neutron) 的 Z 机器版本，用于测试聚变动力和自动化系统的更高产量。 ZN 计划使用俄罗斯线性变压器驱动器 马克思发生器 ，每小时提供 20 至 30 MJ 的氢聚变能量[ 12] [ 13]
计划的下一步将是 Z-IFE（Z 惯性聚变能）测试设施，这是第一个真正的 Z-pinch 驱动原型聚变发电厂。
.jpg)
