The staged Z-pinch is a potential high-energy gain fusion concept where a high atomic number liner implodes on a deuterium target using a pulsed multi-MA current source. Over the past several years this concept has been studied on 0.5–1.0 MA facilities using Ar and Kr gas puffs injected at R = 1.2 cm. Neutron yield up to was measured, Ruskov et al (2023 IEEE Trans. Plasma Sci.51 3310–6). Here we present experimental results from the 4 MA, 110 ns current rise time Double-EAGLE facility at L3Harris (currently, Fisica Inc.) where a larger radius nozzle created gas density profiles peaked at R = 2.5 cm. Modeling with the MACH2 and FLASH codes indicates that the larger radius allows stronger acceleration of the liner plasma and generation of shock waves that preheat a target plasma layer next to the liner to temperatures 1 keV. The resulting counter thermal pressure on the liner plasma limits the growth of the Magneto-Rayleigh–Taylor (MRT) instability at the liner-vacuum boundary and the implosion proceeds in a relatively stable manner. Near bang time the enormous target plasma thermal pressure smoothens the MRT perturbations developed during the earlier implosion stages. Time integrated x-ray pinhole images with cutoff energy of 100 eV confirm that a long (∼3 cm), stable and uniform high energy density plasma column is formed in the final implosion stage. Consistent neutron yield in the 1010–1011 range was measured for both Ar and Kr liners imploding on a deuterium target.
段階的Zピンチは、高原子番号ライナーがパルス状のmulti-MA電流源を用いて重水素ターゲット上に爆縮する、高エネルギー利得の核融合概念の可能性を秘めたものである。過去数年にわたり、この概念はR = 1.2 cmで注入されるArおよびKrガスパフを用いて、0.5–1.0 MAの施設で研究されてきた。中性子収量は最大 まで測定され、Ruskov et al (2023 IEEE Trans. Plasma Sci.51 3310–6) に報告されている。ここでは、L3Harris（現在はFisica Inc.）にある4 MA、110 nsの電流立ち上がり時間を有するDouble-EAGLE施設での実験結果を提示する。そこでは、より大きな半径のノズルがR = 2.5 cmでピークを持つガス密度分布を形成した。MACH2およびFLASHコードによるモデリングは、より大きな半径により、ライナープラズマのより強い加速と、ライナーに隣接するターゲットプラズマ層を1 keVの温度に予熱する衝撃波の生成が可能になることを示している。その結果生じるライナープラズマへの逆熱圧力は、ライナー-真空境界におけるマグネト・レイリー–テイラー（MRT）不安定性の成長を制限し、爆縮は比較的安定した様式で進行する。バングタイム近くでは、巨大なターゲットプラズマの熱圧力が、より初期の爆縮段階で発達したMRT摂動を平滑化する。カットオフエネルギー100 eVの時間積分X線ピンホール画像により、最終爆縮段階で長さ（∼3 cm）があり、安定かつ均一な高エネルギー密度プラズマ柱が形成されることが確認される。重水素ターゲット上に爆縮するArおよびKrライナーの両方について、1010–1011の範囲の一貫した中性子収量が測定された。