Zマシン
Zマシン(ZRマシン)の基本構造は、36個のパルス発生モジュールを車輪のスポークのように放射状に配置した直径約33mの円盤状である。車輪のハブにあたる部分にワイヤーアレイを収める直径約3m、高さ約6mの真空チャンバーが置かれる。パルス発生モジュールは、まず上下に2個重ねたものを1組として、後述するマルクスジェネレーター側を外側、磁場絶縁伝送ライン側を内側にして20°間隔で18組並べている。この円盤状の構造は PBFA I 、PBFA II (後述)以来踏襲されてきたものであり、PBFA の場合には各パルス発生モジュールの出力側にイオンビーム加速器が配置されていた。
各パルス発生モジュールは、次の(1)から(3)の装置を直線状に並べた構造になっている。
(1) まず外部電源からのエネルギーを蓄え第1次パルスを発生する、高耐圧、大容量のコンデンサの集合体とスイッチ群で構成するマルクスジェネレーター(英語版)(Marx generator)がある。マシン全体で1ショット当たりにマルクスジェネレーターに蓄積されるエネルギーは約20メガジュールであり、充電には数分を要する。この出力側の第1次パルスの幅は約1マイクロ秒である。
サンディア研究所では ZN (Z Neutron) というZマシンの発展版が計画されている。ZNは核融合においてさらに高い出力を得る実験のために用いられ、オートマチックで毎時1ショットの頻度で、1ショットごとに20から30メガジュールの水素融合エネルギーを得られるように計画されている。現在のマークスジェネレーターはロシア製の Linear Transformer Driver (LTD)に換装される予定である。 8から10年の運用の後は、ZNはさらに100秒ごとに1ショットの核融合が可能なパイロットプラントへ改造されることになっている。
その次の段階として計画されているのは、Zピンチを用いた真に最初の核融合原型プラントである Z-IFE (Z-inertial fusion energy) 実験施設である。これはサンディア研究所の LTDを用いた最新の設計になると予告されている。サンディア研究所は最近概念設計用の、LTD を用いた 1 ペタワット (10 ワット)級のパワープラントの建造予算を要求しているが、この装置ではピーク電流は70メガアンペアに達する予定である。2012年に行われたシミュレーションでは、ピーク電流が60から70メガアンペアの場合、入力エネルギーの100から1000倍の核融合エネルギーが外部へバックされることが示された。現在のZマシンの設計最大ピーク電流である26から27メガアンペアでの実験は2013年に予定されており、前記のシミュレーションの検証が行われる予定であるとプレスリリースされ、実際に2013年4月~6月の間に行われた模様である。
Zマシンは慣性閉じ込め方式核融合実験装置であり、Zピンチで発生したX線で、まず、ホーラム(英語版) (hohlraum : ドイツ語で「空洞」の意) と呼ばれる小さな中空の円柱状コンテナを急激に加熱、膨張させ、それによって中に置かれた核融合燃料(重水素単独または重水素と三重水素)を密封した小さなペレットを圧縮する。このような方法を取るのは、核燃料の重水素と三重水素は原子番号が小さくX線を効率的に吸収しないからである(ZピンチによるX線は比較的エネルギーが低いので、物質による吸収は主に光電効果によるものとなる)。ホーラムの材料にはX線を効率的に吸収する原子番号の大きい物質が使われる。X線の発生方法によって、ペレットの爆縮方法には直接法と間接法がある。
直接法では、ペレットをホーラムに入れて、ワイヤーアレイの中心に置き、高速度の線状プラズマでホーラムに直接打撃を与え、その際に放出されるX線でホーラムを加熱、膨張させ、その圧力でペレットを爆縮する。従って本来の意味でのスタグネーションは発生しないことになる。
間接法ではスタグネーションを発生させて、そのX線で同様にホーラムを加熱、膨張させ、その圧力でペレットを爆縮する。このときペレットとホーラムはどの位置に置かれているかは公開資料からははっきりしないが、ワイヤーアレイの下に、ワイヤーアレイの中心軸とホーラムの中心軸を一致させた形で置くか、あるいはこの下にさらに同じ中心軸を持つワイヤーアレイを置いてホーラムを2つのワイヤーアレイでサンドイッチにする(ダブルエンド型)ことを示唆するイラストがある。
これらの方法による加熱で、ホーラムの温度は1.8メガケルビン (180万度)に達している。