近期，近期北京大学应用物理与技术研究中心和中物院八所、九所的联合研究团队，报道了在惯性约束聚变（ICF）内爆流体力学不稳定性研究方面取得的新进展。该团队在神光100kJ装置上，首次观察到了靶加速飞行阶段烧蚀面扰动的一种非指数增长所导致的相位反转，从而为这种称为secular增长的新阶段在ICF内爆不稳定性种子形成中的关键作用提供了直接证据。研究成果以“Observation of Secular Growth Dominated Dynamics in X-Ray Driven Foils”为题，于2026年4月10日，在线发表于Physical Review Letters上。

内爆流体力学不稳定性是制约ICF点火与高增益的关键因素之一。典型烧蚀面扰动在冲击波整形阶段受烧蚀RM不稳定性（导致振荡行为）支配，进入靶丸整体加速阶段后则转为烧蚀RT（指数增长）。传统观点认为，上述两个机制是烧蚀面扰动增长谱的决定因素。实际上，在靶丸加速早期，还存在着烧蚀RM到烧蚀RT的过渡阶段，此时烧蚀面处指数增长流场未完全建立，扰动呈现出非指数增长特征（称为secular增长）。该过程直接决定不稳定性“种子”的振幅与相位，继而显著影响扰动增长谱（特别是零点位置），也即总体内爆稳定性。遗憾的是，上述过程缺乏实验验证，使得secular增长阶段长期被忽视，继而成为ICF内爆稳定性调控的盲区。

图1 实验平台构型及实验背光图像（左），通过标志丝对齐峰谷位置确定相位（右）

研究团队基于神光100kJ装置流体力学不稳定性平台，采用面向背光诊断技术，开展了辐射烧蚀驱动的正弦调制平面靶扰动演化研究（溴化聚苯乙烯薄膜）。在前期系统工作基础上，通过匹配合适的扰动波长（35μm），在1.5ns到2.5ns时间窗口，观测到了扰动相位反转现象（扰动振幅单调减小并穿越零点）。实验与模拟联合分析表明，该反转发生于稀疏波返回烧蚀面之后（靶开始整体加速），处于烧蚀RM向烧蚀RT过渡区间，由secular增长机制主导。Secular增长包含了来自前期烧蚀RM遗留以及稀疏波修正之后的线性项以及非均匀加速度（来自于面密度不均匀）导致的二次项。两者共同作用，导致扰动幅度及相位在加速阶段早期显著变化。该结果为secular增长阶段在扰动谱确定过程中发挥的关键作用提供了直接的证据。

图2 实验观测扰动反相（左），模拟分析表明反相由secular增长主导（右）

进一步分析还发现，由于稀疏波与烧蚀面相互作用导致的速度扰动与烧蚀RM不稳定性遗留的速度项精确抵消，secular增长可以导致特定波长扰动在加速阶段长时间停滞，类似于经典RM中的冻结效应。该发现进一步揭示了secular增长阶段的重要性，并为后续ICF内爆稳定性控制提供了新的思路。

图3 模拟分析表明在特定波长下，secular增长可能导致类似经典RM中的冻结效应

该工作围绕点火靶设计中提炼出来的关键问题，以理论与实验紧密结合的方式，有力推动了ICF内爆不稳定性种子源调控研究并有望应用于ICF点火靶研究和设计。审稿人评价：“the data and modeling shown in this Letter are therefore both new and broadly impactful to the present research in fusion”。

论文链接：

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/37kj-vjq6