若要控制核融合反應爐中的電漿，通常科學家都會打造既昂貴又龐大的磁場線圈，研發不易成本又高，但現在美國華盛頓大學科學家已透過電漿的自束效應 Z-pinch，成功運用電磁力壓縮流動的電漿，並已測量到穩定的核融合反應。
在介紹 Z-pinch 為何物之前，要先說一下核融合反應是如何形成的。核融合基本上是模仿太陽能內部產生能量的方法，將氫的兩種同位素氘、氚原子結合，形成一個較重的原子核與一個較輕的原子核。
假如要在反應爐內進行融合反應，得將物質的溫度提高、使原子核和電子分開，進而形成電漿，但原子核帶正電，彼此會相互排斥，因此科學家還得利用強大的磁場、溫度與密度來控制與維持電漿，只要電漿能在足夠長時間下維持高溫，就可以觸發大量核融合反應，人們就能進一步運用核融合技術來產生龐大無碳又安全的電力。
不過實現這項技術的前提是：科學家首先要找到控制電漿的方法，像是托卡馬克、仿星器等都是運用強大的來控制磁場線圈電漿，對此，華盛頓大學航空與航太 FuZE 實驗室科學家 Uri Shumlak 表示，核融合設備通常都很大，磁場線圈也容易引起中子輻射損傷（neutron damage），代表科學家得打造大型又穩定的磁場線圈，使成本水漲船高。
不過控制電漿的方法只有磁場線圈嗎？事實上還有一種更有效、成本也更低的方法：自束電漿柱 Z-pinch，其善加利用電漿內的電磁力來穩定電漿。該方法是自束效應（pinch effect）的一種，當電漿柱通過電流時，電流與其自感磁場會對電漿柱產生向內的徑向電磁實體力，使電漿柱側向壓縮。
這項技術是主要是依靠本身的磁場來穩定電漿，不需要昂貴的磁場線圈，因此成本較低，但是電漿不易控制，雖然電漿柱在外圍可徑向穩定電漿，但電漿穩定性本身就不高、易形成凸起（就像動脈瘤一樣），進而削弱電磁力的約束力。且自束效應所需的電流較大，Z-pinch 也容易造成電漿柱不穩定，使電漿失控並破壞核融合裝置，使反應爐內壁蒸發或是熔化，失控的高能量電子束也會導致設備局部受損。
上述種種因素使得科學家捨棄自束效應方案，改用現在較常見的磁場線圈，而現在華盛頓大學科學團隊已經找到方法來阻止電漿扭曲，他們在電漿行為中引入磁流體動力學的剪切軸流（sheared axial flows），成功用 50 公分長的 Z-pinch 電漿柱約束電漿。Shumlak 表示，這樣一來就可以防止電漿表面形成凸起。
科學家從前在剪切軸流×電漿柱 Z-pinch 的研究一點也沒有少，但這是科學家首次突破，與靜態電漿相比，華盛頓大學的流動電漿維持長度已提升 5,000 倍，且更可觀察到高能量中子，這可是核融合反應的跡象。Shumlak 指出，雖然還不確定這是否會為核融合帶來新氣，但是該研究仍鼓舞人心，目前科學家也已深入研究 Z-pinch 剪切軸流穩定性，若團隊對該研究的理解無誤，未來或許還能帶來更優異的性能。
目前研究已發表在《Physical Review Letters》。
- Nuclear fusion breakthrough breathes life into the overlooked Z-pinch approach
- Plasma flows may provide the missing ingredient to a cheaper, more compact route to nuclear fusion
（首圖來源：華盛頓大學）
