L'expression se rapporte à certains types d'expérimentation pour l'étude des plasmas. L'installation z-pinch (striction-z) au Laboratoire National Sandia aux Etats-Unis pourrait bien s'avérer être l'installation la plus importante de son type pour la contribution au développement d'armes thermonucléaires. Le «z-pinch à réseau câblé» («wire-array z-pinch») est un appareil à impulsions électriques (c'est-à-dire dans lequel l'énergie est libérée lors d'une courte «impulsion» au lieu de l'être au cours d'une longue durée de temps) qui a le potentiel de fonctionner comme un élément d'une source d'énergie non issue de la fission (appelée «pilote») pour des armes de fusion pure. (La faisabilité scientifique de telles armes n'a encore jamais été démontrée, mais les travaux expérimentaux actuels, notamment ceux sur le z-pinch de Sandia, pourraient parvenir à établir cette faisabilité. Voir l'article: Des armes à fusion pure?)

Le nom de l'appareil en question provient du fait qu'il s'agit d'un réseau cylindrique de câbles. La direction verticale d'un cylindre est généralement représentée par la lettre «z», (correspondant à l'axe z), et le cylindre subit une striction (serrement) jusqu'à un diamètre très petit - d'où le nom de «z-pinch» (serrement-z). Dans les expérimentations sur le réseau câblé de la «z-pinch», on fait passer un courant très élevé à travers de nombreux câbles très fins disposés en un paquet cylindrique. Au fur et à mesure que l'on élève le courant, le champ magnétique qui lui est associé s'élève également. A son tour, il compresse le réseau de câbles de façon à former un cylindre de diamètre de plus en plus petit. En même temps, le courant élevé chauffe rapidement les câbles, permettant l'évaporation de la matière, et la transformant en plasma.¹ Au cours de la compression du plasma par le champ magnétique, les électrons et les ions formant le plasma arrivent à un arrêt brutal (appelé stagnation). Cet arrêt brutal convertit l'énergie cinétique des particules en rayons-X. Le processus est en quelque sorte analogue à la conversion, de l'énergie cinétique d'une voiture, en chaleur lors d'un freinage brutal.

Afin de permettre la fusion des atomes et la libération d'énormes quantités d'énergie, il faut alors exercer des températures et des pressions extrêmement élevées d'une façon très précise sur une pastille de combustible (généralement composée de deutérium et de tritium.)

Etant donné que les rayons-X peuvent être utilisés pour compresser une pastille de combustible de fusion, le niveau élevé d'énergie de rayon-X obtenue par le z-pinch à réseau câblé le rend très intéréssant aux yeux des chercheurs. De plus, au contraire des lasers et des faisceaux d'ions (d'autres «pilotes» qui peuvent être utilisées pour la compression des pastillesde combustible), le z-pinch à réseau câblé pourrait éventuellement être miniaturisé, le rendant plus approprié pour les applications militaires.

Des améliorations importantes ont eu lieu sur le z-pinch à réseau câblé à Sandia, au cours de ces quelques dernières années. Des expérimentations récentes réalisées sur l'appareil en question ont généré des rayons-X ayant une production énergétique de 2 mégajoules, ² un niveau comparable à celui qui avait été prévu pour le NIF, National Ignition Facility.

Une grande batterie de condensateurs est utilisée comme source d'énergie pour la création du courant qui traverse les câbles qui sont serrés. ³ Le niveau de performance récent annoncé pour le z-pinch à réseau câblé (290 téra watts) démontre le potentiel de cette technologie pour la contribution au développement d'armes de fusion pure, puisque des niveaux de puissance à peine quelques fois plus grands que ceux-ci seraient nécessaires pour établir leur faisabilité scientifique. Les expérimentations ont dépassé la plupart des étapes importantes en un temps relativement court.

Sandia a officiellement demandé l'autorisation du Ministère de l'Energie américain de concevoir la prochaine génération d'installation à rayons-X, le X-1. Bien qu'aucun concept officiel n'ait été présenté, des articles indiquent que des études de conception ont été achevées, suggérant que X-1 produirait des rayons-X d'environ 16 mégajoules. ⁴

Les recherches pour la technologie du z-pinch sont menées de front avec les autres recherches, en cours et prévues, du Ministère de l'Energie sur la fusion explosive. Par exemple, les expérimentations sur le z-pinch complètent les expérimentations de fusion à cible magnétisée (magnetized target fusion (MTF)) qui sont actuellement menées conjointement par le Ministère de l'Energie et des scientifiques du Ministère pour l'Energie Atomique de la Russie, puisque les deux technologies utilisent un conducteur transportant un courant élevé afin de compresser un plasma par électromagnétisme. Les résultats d'expérimentations dans des installations lasers telles que NIF et NOVA peuvent étudier la forme des impulsions d'énergie qui pourraient être utilisées pour aider à concevoir des pastilles optimales pour les technologies à rayons-X telles que le z-pinch. Selon Donald Cook, directeur de Sandia's Pulsed Power Sciences Center, (le Centre de Sandia pour les Sciences des impulsions électriques) «Sans la connaissance des expérimentations sur des cibles menées à NIF, il faudrait considérablement plus de temps pour parvenir à un rendement élevé sur X-1, et le risque d'échec serait supérieur.» ⁵

Mis à part son aide éventuelle au développement des armes de fusion pure, la technologie de z-pinch peut également être utilisée pour la conception d'armes thermonucléaires déclenchées par la fission.