Deuterium gas-puff z-pinches are researched primarily as efficient sources of DD fusion neutrons. The first experiment with a deuterium gas jet was carried out in 1978 (Shiloh et al 1978 Phys. Rev. Lett.40 515518). Since then, several D2 gas-puff experiments have been performed on various pulsed-power generators. The highest, so far published, DD neutron yields of were observed on the Z machine at Sandia National Laboratories around 2005 (Coverdale et al 2007 Phys. Plasmas14 022706). More recently, z-pinch experiments with a plasma-shell on a deuterium gas puff were carried out on the GIT-12 higher-impedance pulsed-power generator at 3 MA currents. On GIT-12, unique results were high neutron and ion energies, which approached 60 MeV. Comparison of deuterium gas-puff experiments on different generators allows the identification of the parameters essential for optimizing neutron production. These parameters include the optimal mass, preionization, short deuterium gas-injection time, and zippering towards a cathode. Neutron yields appear to depend not only on a current, but also on other parameters of a generator, such as an impedance and the energy stored in a capacitor bank. Our conclusions regarding the optimal conditions were tested on the Hawk generator (NRL, Washington, DC). At a current of 0.7 MA, Hawk accelerated deuterons up to 15 MeV producing one neutron pulse with the yield of the order of 1010 and a broad energy spectrum in the axial and radial direction. These results show that ion acceleration mechanisms in deuterium gas-puff z-pinches could be very efficient and attractive, with a variety of potential applications in high-energy-density physics, materials science, and controlled thermonuclear fusion research.
重水素ガスパフzピンチは、主にDD融合中性子の効率的な源として研究されている。重水素ガスジェットを用いた最初の実験は1978年に行われた（Shiloh et al 1978 Phys. Rev. Lett.40 515518）。それ以来、いくつかのD2ガスパフ実験が様々なパルスパワー発生装置で行われてきた。これまでに発表された中で最も高いDD中性子収量の は、2005年頃にサンディア国立研究所のZマシンで観測された（Coverdale et al 2007 Phys. Plasmas14 022706）。より最近では、重水素ガスパフ上のプラズマシェルを用いたzピンチ実験が、3 MAの電流でGIT-12高インピーダンスパルスパワー発生装置において行われた。GIT-12では、独自の結果として、60 MeVに達する高い中性子およびイオンエネルギーが得られた。異なる発生装置での重水素ガスパフ実験の比較により、中性子生成を最適化するために必須のパラメータを特定することができる。これらのパラメータには、最適な質量、予備電離、短い重水素ガス噴射時間、および陰極に向かうジッパリングが含まれる。中性子収量は、電流だけでなく、インピーダンスやキャパシタバンクに蓄えられたエネルギーなど、発生装置の他のパラメータにも依存するように思われる。最適条件に関する我々の結論は、ホーク発生装置（NRL、ワシントンDC）で試験された。0.7 MAの電流で、ホークは重陽子を15 MeVまで加速し、1010のオーダーの収量と、軸方向および径方向の広いエネルギースペクトルを持つ1つの中性子パルスを生成した。これらの結果は、重水素ガスパフzピンチにおけるイオン加速機構が非常に効率的で魅力的であり得ることを示しており、高エネルギー密度物理学、材料科学、および制御熱核融合研究における様々な潜在的应用があることを示している。