系统地梳理了激光间接驱动点火靶内爆压缩的物理过程, 使用理论方法和一维流体力学模拟给出了靶丸内爆过程中的关键定标律公式。通过这些定标律公式获得了在给定黑腔辐射温度、飞行熵增因子、整形速度和烧蚀材料的条件下, 靶丸装量--半径参数空间的点火岛区域。研究了靶丸性能参数随辐射温度、飞行熵增因子等的变化规律: 当靶丸所处黑腔辐射温度升高时, 内爆的稳定性将变好; 设计上在靶丸装量不变的条件下, 靶丸半径需要减小。当靶丸的飞行熵增因子增大时, 内爆增益略微减小, 内爆稳定性变好; 但是点火阈值因子减小导致点火岛的区域变窄。当靶丸的整形速度增大时, 点火岛的区域略微变大, 内爆稳定性变化不显著; 设计上在靶丸装量不变的条件下, 需要增大靶丸半径, 这会导致靶丸壳层形状因子变大。当改变靶丸烧蚀材料, 提高质量烧蚀速率与烧蚀压时, 能量增益变大且稳定性增强; 设计上在靶丸装量不变的条件下, 需要减小靶丸半径。

不同辐射建模对于腔内辐射场描述的精确程度不同,需要分析不同建模对腔内辐射温度的影响。开展了三温建模与辐射多群输运建模下LARED集成程序数值模拟两孔球型黑腔模型,实现了球腔的完整数值模拟。数值模拟结果表明,三温与辐射多群输运模拟的等离子体状态接近,辐射温度存在差异。物理分析显示辐射温度差异的主要原因是使用的辐射不透明度,修改辐射不透明度参数后的三温计算结果与输运计算符合更好,从而可以用三温建模更快更准确地估计出所需的激光能量和功率。

在神光Ⅱ升级装置上完成了国际上首次间接驱动快点火集成实验。实验采用双台阶脉冲整形激光注入黑腔产生X射线准等熵压缩锥壳靶,实现了高密度压缩,然后采用皮秒超短脉冲激光注入加热燃料。实验中观测到中子产额由皮秒激光注入前的5×103增加到2.2×105,中子产额增益达到44倍,实验证实了皮秒激光具有明显燃料加热效果。该实验为进一步开展快点火热斑形成效率和相关物理研究奠定了基础。