惯性约束已实现聚变点火，但能量转换效率低。
惯性约束利用内爆产生的惯性约束等离子体，氢弹为最成熟的应用。惯性约束聚变依靠高 能射线的烧蚀使靶丸内爆，在极短时间内实现燃料的高压、高温压缩引发聚变。目前惯性 约束应用最成熟的是氢弹。氢弹的爆炸原理是：在氢弹中有一颗原子弹，首先引爆原子弹， 原子弹爆炸后会放出高能的 X 射线，X 射线经外壳反射后聚集到位于中心的氘化锂上，表 面的烧蚀材料在高温下融化膨胀，产生的冲击波将氘化锂向内压缩，同时原子弹爆炸产生 的大量中子轰击锂原子发生反应生成氦和氚，在高温高压下进一步发生氘氚聚变反应，释 放巨大能量。
惯性约束需要面密度ρR>3g/cm2 才能实现较高燃耗的聚变点火。在惯性约束中，同样需要 满足劳森判据才能实现聚变点火，但在要求上区别于磁约束核聚变。对于磁约束核聚变反 应，约束时间τ由被加热的粒子和能量弥散的时间来决定，而在惯性约束核聚变反应中， 这个时间则是由等离子体的膨胀时间来决定的，与靶丸的半径 R 正相关。同时用燃料的质 量密度ρ代替等离子体密度 ne，可得到变形后的劳森判据为ρR>0.2g/cm2，ρR 称为面密 度。对于氘氚等离子体，其燃耗φ=ρR/（ρR+6），当ρR=0.2g/cm2，燃耗只有 3.2%。燃 耗越高，意味着燃料的利用率越高。为了保证燃耗在 33%以上，通常要求面密度ρR>3g/cm2。
激光惯性约束（LICF）利用激光代替原子弹作为驱动源，是惯性约束主流方案，可分为强 光辐照、内爆压缩、聚变点火和聚变燃烧四个过程。氢弹爆炸过程中的核聚变反应释放能 量巨大，但不可控制，难以用于商用聚变堆。为了实现可控的核聚变，目前惯性约束的主 流方案是用激光代替原子弹作为驱动源。激光惯性约束聚变是直接利用激光或者利用激光 产生的 X 射线均匀地作用于装填氘氚燃料的微型球状靶丸外壳表面，烧蚀形成向外膨胀的 高温高压等离子体，利用反冲压力，使靶的外壳极快向心运动，压缩氘氚主燃料层到极高 的密度和温度，从而发生聚变反应。激光惯性约束聚变可以分为四个阶段：强光辐照、内 爆压缩、聚变点火和聚变燃烧。 1）强光辐照：激光束或 X 射线快速加热靶丸表面，形成一个等离子体烧蚀层。 2）内爆压缩：利用靶丸表面热物质向外喷发，从而反向压缩燃料。 3）聚变点火：通过向心聚爆过程，使氘氚核燃料达到高温、高密度状态。 4）聚变燃烧：热核燃烧在燃料内部蔓延，聚变放能大于驱动能量，获得能量增益。
实现激光惯性约束聚变有直接驱动和间接驱动两种不同的驱动方式：（1）直接驱动。直接驱动由激光束直接辐照靶丸，能量利用率高但对辐照均匀性要求高。在直接驱动过程 中，激光束直接辐照靶丸，压缩聚变燃料使其到达点火和自持燃烧条件。直接驱动具有激 光能量利用率高且靶丸构形简单的特点，但其要求在烧蚀面附近的压力分布均匀，对激光 束辐照均匀性提出很高要求，不均匀度小于 1%~2%，因此在激光惯性约束聚变研究中不常 使用。
（2）间接驱动。间接驱动由激光束反射产生的 X 射线辐照靶丸，辐照均匀性好但“激光-X 射线”转换能量 利用率低。激光惯性约束聚变主要采用间接驱动方式。间接驱动是利用激光照射黑腔，激 光能量被黑腔内壁吸收，腔壁升温、电离，同时辐射出大量 X 射线，X 射线驱动靶丸内爆， 压缩聚变燃料使其到达点火和自维持燃料条件。黑腔壁为高 Z 材料，即原子序数高的材料， 通常用金和钨，高 Z 材料电子密度高，能够将吸收的激光能量大部分转换为 X 射线。间接 驱动具有较好的辐照均匀性，并且 X 射线的烧蚀深度大，产生的驱动内爆压力高，但是存 在“激光-X 射线”转换这一复杂的辐射流体力学过程，转换过程中存在能量损失，导致能 量利用率低。
激光惯性约束实现聚变点火主要有中心点火（也称热斑点火）、快点火和体点火三种路线：（1）中心点火。中心点火通过热斑点燃聚变反应提高能量效率，但对压缩对称性要求严格。中心点火是指 内爆压缩后位于中心部位的小部分燃料首先达到点火条件，形成热斑，然后点燃聚变反应。 中心点火的靶丸结构由烧蚀层、氘氚冰主燃料层和氘氚饱和蒸气的中心区组成。内爆过程 中形成的激波越过壳层进入中心区气体，气体燃料达到更高的温度并形成热斑发生聚变反 应。氘氚热核反应释放的α粒子将能量释放到周围的主燃料层，将主燃料层点燃。惯性约 束的能量耦合度（靶丸吸收能量和激光释放能量之比）较低，目前在 1%左右，并且激光器 将电能转换为激光存在能量损失，通过中心点火可提高能量效率，但中心热斑的形成需要 极其严格的压缩对称性。
（2）快点火。快点火将燃料靶丸的压缩和点火分开进行，大幅降低对爆炸对称性和驱动能量的要求。快 点火首先利用较短波长、中等强度的激光烧蚀靶丸，使燃料尽可能地被压缩；然后利用激 光在等离子体中传播的穿孔效应在压缩的燃料外围形成通道；最后具有超高功率密度的点 火激光通过上述通道，将能量沉积到压缩的燃料核心附近，使燃料点火燃烧。快点火初始 压缩期仅要求达到高密度，并不要求高温度，所以对压缩激光要求大幅度降低。超短脉冲 强激光与压缩后的高密等离子体相互作用，可以使激光能量高效地转换给超热电子，高效 加热靶芯实现点火，从而大幅降低对驱动能量的要求。理论计算表明，快点火方案仅需要 10 万焦耳的激光能量就可以实现高增益的核聚变，比传统的中心点火方案低 10 倍。
（3）体点火。体点火采用双壳层靶结构实现燃料整体同时点火，降低实验成本/提高燃料利用率。体点火 是使氘氚燃料整体同时点火的一种方式。体点火靶丸采用同心双壳层结构，其中外壳层为 烧蚀层，作用是吸收激光产生推进动力；内壳层为推进层，能够限制点火燃料的辐射损失； 中间层为低密度泡沫材料，用于支撑和固定。在双壳层靶中，激光加热外部的烧蚀层，同 时产生一定的压力加速向内推进，当外壳层与内壳层相遇，速度加倍，使得内壳推进层与 常规烧蚀条件下比具有更高的内爆速度，实现整体点火。与中心点火不同，体点火的燃料 采用高密度气体，而非固体氘氚冰，避免了冷冻靶制备，实验成本大大降低。并且由于是 燃料整体点火，体点火比中心点火的燃料利用率高。
