Eksenel boyunlu makineler (veya Z-tutam olarak da adlandırılır ) , nükleer füzyonun kontrolü için araştırılan atalet sınırlama yöntemlerinden birini sunar .
Küçük bir yakıt kapsülü, tungsten veya mikrometrik çaplı alüminyum tellerden (İngiliz silindirik tel dizisinde ) yapılmış bir kafesin ortasına yerleştirilir . Silindirik bir argon akışı ( gaz ponponu ) oluşturmayı mümkün kılan bir meme de kullanılır . Güçlü bir elektrik boşalması sırasında, bu teller veya gaz silindiri, ısının etkisiyle akımı ileten bir plazmaya dönüştürülür . Lorentz kuvvetleri neden daralma z ekseni üzerinde plazma (dolayısıyla ismi Z tutam ). Plazmanın basıncındaki ani artış daha sonra güçlü bir X radyasyonu üretir ve bu da eriyecek karışımı içeren kapsülü sıkıştırır.
Eksenel kıstırma füzyon cihazı, döteryum ve trityum yakıtından yapılmış yaklaşık karabiber büyüklüğünde küçük bir kapsülden oluşur . Bu kapsül, içinden bir akım darbesinin geçeceği tungsten tellerden (yaklaşık 400) oluşan silindirik bir ağın merkezine yerleştirilmiştir .
Bu cihazın tamamı, X-ışınlarını yakalamayı mümkün kılan bir boşluğun merkezindedir .
Metal teller aracılığıyla 100 nanosaniyelik 20 milyon amperlik bir akım darbesi iletilir. Çok büyük miktarda enerji ve üretilen ısıtma, telleri veya gaz silindirini "buharlaştırır", bu da onları bir plazmaya dönüştürür . Akımın yarattığı manyetik alan, çeşitli telleri şiddetli bir şekilde ağın merkezindeki bir plazma tüpüne sıkıştırır.
Darbe sırasında akımın yoğunluğunun artmasıyla, manyetik alan aniden plazma tüpünü sıkıştıracaktır. Durma adı verilen bir sınır aşamasına ulaşan bu sıkıştırma sırasında , plazma aniden durur ve plazmanın elektron ve iyonlarının kinetik enerjisinin dönüşümü , formda çok büyük miktarlarda düşük enerjili X veya UV ışınları yayacaktır. keV mertebesinde bir siyah cisim radyasyonuna yakın .
Bu şekilde salınan, 290 terawatt'a varan bir akım yayılan gücü olan X-ışınları , yakıt kapsülünü sıkıştıracak ve ısıtacak ve nükleer füzyon reaksiyonlarını tetikleyecektir .
Z-pinch makinesinin çalışması için gerekli olan muazzam miktarda enerjiyi yeterince kısa sürede elde etmek ve serbest bırakmak için, enerjiyi önceden depolamak gerekir. Bu depolama, kondansatör görevi gören suyla dolu “yüzme havuzları” kullanılarak gerçekleştirilir. Bu şekilde depolanan enerji, 10 nanosaniyeden daha kısa çok kısa bir süre ile bir darbe modunda çok kısa bir süre içinde serbest bırakılabilir .
Yeterince yüksek sayıda atomik füzyonun elde edilmesini ve makineyi çalıştırmak için gerekenden daha fazla enerjinin serbest bırakılmasını sağlayan parlama noktasına henüz ulaşılamadı. Önümüzdeki birkaç yıl için hedef, elektrik akımının yoğunluğunu 20'den 60 milyon amper'e çıkarmak.
Bununla birlikte, yakıtı sıkıştıran X-ışınları aynı zamanda cihazı içeren boşluğun çeperine de muazzam bir basınç uyguladığından, bu artış sorunsuz değildir.
60 milyon amperde ve 150 terawatt'lık bir güçte, bu basınç 150 ila 500 gigapaskal mertebesinde olacaktır.