At present Z-pinch has evolved into a powerful plasma source of soft x-ray. This paper considers the energy balance in a radiating metallic gas-puff Z pinch. In this type of Z pinch, a power-law density distribution is realized, promoting suppression of Rayleigh–Taylor (RT) instabilities that occur in the pinch plasma during compression. The energy coupled into the pinch plasma, is determined as the difference between the total energy delivered to the load from the generator and the magnetic energy of the load inductance. A calibrated voltage divider and a Rogowski coil were used to determine the coupled energy and the load inductance. Time-gated optical imaging of the pinch plasma showed its stable compression up to the stagnation phase. The pinch implosion was simulated using a 1D two-temperature radiative magnetohydrodynamic code. Comparison of the experimental and simulation results has shown that the simulation adequately describes the pinch dynamics for conditions in which RT instability is suppressed. It has been found that the proportion of the Ohmic heating in the energy balance of a Z pinch with suppressed RT instability is determined by Spitzer resistance and makes no more than ten percent.
現在、Zピンチは軟X線の強力な光源へと発展している。本論文では、放射する金属ガスパフZピンチにおけるエネルギー収支について考察する。この種のZピンチでは、圧縮中のピンチプラズマにおいて発生するレイリー・テイラー（RT）不安定性の抑制を促進する冪乗則密度分布が実現される。ピンチプラズマに結合されるエネルギーは、発電機から負荷へ供給される全エネルギーと負荷インダクタンスの磁気エネルギーの差として決定される。較正された分圧器とロゴスキーコイルを用いて、結合エネルギーと負荷インダクタンスを測定した。時間ゲート式光学イメージングにより、ピンチプラズマはスタグネーション段階まで安定に圧縮されることが示された。ピンチの収縮は、1次元2温度放射磁気流体力学コードを用いてシミュレーションされた。実験結果とシミュレーション結果の比較により、シミュレーションはRT不安定性が抑制された条件下でのピンチダイナミクスを適切に記述することが示された。RT不安定性が抑制されたZピンチのエネルギー収支において、オーム加熱の割合はスピッツァー抵抗によって決定され、10パーセント以下であることが明らかになった。