Zマシン
1970年代初頭の時点では、レーザーによる慣性閉じ込め方式については、ローレンスリバモア研究所とロスアラモス研究所がサンディア研究所より大きく先行しており、サンディア研究所にほぼ勝ち目はなかった。1972年にサンディア研究所は電子ビーム加速器の専門家で実績も有していた Gerry Yonas を核融合研究の責任者として雇い入れ、以降 Yonas の指揮のもとで、サンディア研究所の核融合研究は粒子ビーム慣性閉じ込め方式に傾倒して行くことになる。
一方レーザーによる慣性閉じ込め方式についてはQスイッチやモードロッキング(英語版)といった技術的進展を経て、現在はローレンスリバモア研究所の国立点火施設 (National Ignition Facility : NIF)に集中して引き継がれているが、実用とはかけ離れた状態にいる。
この間、1975年1月にAECは原子力規制委員会(NRC)とエネルギー研究開発管理部(英語版)(ERDA) に分割され、さらにERDA は1977年にエネルギー省 (DOE)に改組されている。以降サンディア研究所はDOEとDODからの資金提供で粒子ビーム慣性閉じ込め方式の研究を進めていくことになる。
責任者の Yonas の下でサンディア研究所では Hydra (1972年)、 Proto I (1975年)、 Proto II (1977年)、といった初期の電子ビーム慣性閉じ込め方式の実験機による基礎研究が行われた。この当たりのことは、Yonas 自身が1978年11月発行のサイエンティフィック・アメリカン誌に、最初の一般向け記事「粒子ビームによる核融合」として紹介している。
前述のようにZマシンはZピンチと呼ばれる比較的良く知られた物理現象を用いている。Zマシンの大部分はZピンチを発生させるための、ごく短い時間幅の大電力パルスを発生させるための装置群である。
Zピンチについて簡単に説明する。空間中に十分長い2本の導体線を平行に置き、これらに同じ方向の電流を通電すると、お互いが発生する磁場と電流の相互作用によって2本の導体線を近づける方向にローレンツ力が発生する。
今度は空間中に仮想的な円柱を考え(通常その中心軸をZ軸に一致させる)、中心軸に平行に円柱の側面上に等間隔で多数の導体線を置き、2つの底辺に円盤状の導体を電極として置き、これらを電気的に接続する(鳥かごのような構造を想像してもらいたい)。このような構造物はZピンチを利用する分野ではワイヤーアレイと呼ばれていて、実際に非常によく利用されている(Zマシンもこのワイヤーアレイを使用している)。
ワイヤーアレイの底面を構成する2つの電極に通電すれば、各導体線には隣接する導体線との距離を縮める方向にローレンツ力が発生する。各導体線を均等に電流が流れるのであれば、各導体線にかかるローレンツ力の合力は、円柱の中心軸に向かう同じ大きさ力となる。つまりZ軸の方向にワイヤーアレイ全体を絞るような力が発生するわけであり、このためこの現象はZピンチと呼ばれている。
導体線ではなく円柱の側面全体を薄い導体(ホイル)とした導体円筒を用いてもZピンチを発生することができる。後述する Saturn を用いて行われていた爆縮ホイル実験とはこのような導体円筒を用いたものである可能性があるが詳細は不明である。