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六通黑腔是我国独立自主设计的新型激光惯性约束聚变驱动腔型，其在理想注入条件下具有良好的驱动对称性，通过优化设计时变不对称性可始终控制在1%以内；不仅如此，六通黑腔注入方式接近传统两端柱腔的外环，避免了柱腔内环所存在的严重激光等离子体相互作用（LPI）问题，同时不存在内外环激光交叉带来的多光束LPI问题，对未来间接驱动激光惯性约束聚变点火具有重要意义。
近日，中国工程物理研究院激光聚变研究中心和北京应用物理与计算数学研究所研究团队，基于大型激光装置开展了国际首次全束组六通柱腔综合内爆实验研究，以充分利用驱动能力、评估六端黑腔耦合效率、验证一定收缩比（Ri/Rf，靶丸初始外直径与热斑直径之比）范围的内爆性能，同时为检验六通黑腔模拟预测能力提供实验依据。实验基本布局及靶设计如图1所示，六通柱腔由三个正交直筒柱组成；通过择束设计将基于两端排布的48路激光分别从六个注入孔注入，每个注入孔八束；通过改变靶丸壳厚、充气压力以获得10~20倍收缩比的内爆过程；实验诊断内容包括黑腔能量学、X光成像及核诊断，获得了多角度辐射温度、散射光能量份额与光谱、超热电子份额、中子Bangtime、中子产额、离子温度等一整套综合实验数据，并利用KB显微成像系统诊断靶丸芯部自发光图像以表征内爆不对称性。根据辐射温度角分布及中子Bangtime的后处理结果，验证了六通柱腔靶丸处的峰值辐射温度达到(216±5) eV，符合设计预期。
图2给出了六通柱腔内爆YOC2D（实验产额与二维模拟产额之比）随靶丸收缩比的变化关系；其中，二维模拟考虑了Y20，Y40等驱动不对称性的影响，并与芯部发光诊断结果基本相符。与美国早期四孔球腔实验结果相比，本次内爆数据更重复稳定、高收缩比下性能更优。在收缩比接近10时，六通柱腔内爆实验获得的YOC2D高达80.4%，实现了1.7×109中子产额、大于60%YOC1D的准一维内爆性能。随着收缩比增加至15~20倍，YOC2D降低至50%水平，更严重的流体力学不稳定性发展可能是引起该现象的重要原因之一。
通过该项研究，基于大型激光装置首次成功建立了六通黑腔全束组综合内爆实验能力，在非理想六端注入条件下获得了最高YOC2D超过80%的综合内爆性能，体现出我国激光惯性约束聚变 “五位一体”精密研究能力的稳步提升，为后续深入开展基于六端注入黑腔的间接驱动惯性约束聚变内爆物理研究奠定坚实基础。
