美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室的國家點火裝置是美國核武器庫存管理計劃的重要組成部分，該裝置是目前世界上規模最大的核武器科研設施，同時也是世界上最大、能量最高的激光設施。
美國國家點火裝置是當今世界上最大和最復雜的慣性約束聚變研究裝置。1972年，美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室（LLNL）的核科學家約翰·納科爾斯首先提議建造一座基于慣性約束聚變技術的裝置，由高功率激光將微克量級的冰凍氘和氚（氫的同位素）加熱，以驅動聚變反應。1997年，能源部基于該概念啟動了“國家點火裝置”的建設，歷時12年，總耗資35億美元，于2009年建成。國家點火裝置的主要作用是利用慣性約束聚變創造出極高溫與高壓條件，實現在實驗室小規模地模擬核爆炸所產生的熱核反應環境，為核武器計算機模擬提供相關技術支持。
（一）規模世界最大
美國國家點火裝置的大小相當于一個可容納三個足球場的體育場，主設施的占地面積約7萬平方米。國家點火裝置長200米，寬85米，主要由兩部分組成：192路高能量激光系統和直徑10米、重約450噸的靶室。
（二）極端高的精度
美國國家點火裝置擁有世界上最精確和可復制的激光系統。它可將192束強大的激光束精確地引導、放大、反射和聚焦，并在十億分之一秒內聚焦到一粒胡椒粒大小的靶丸上，提供超過200萬焦耳的能量和500萬億瓦的峰值功率。
國家點火裝置的激光傳輸系統
國家點火裝置共擁有192路激光傳輸系統
正在建造中的體積龐大的激光聚焦靶室，重約450噸。
靶室內部的靶丸支架，工作人員通過舉升機檢查和安裝靶丸。
在靶丸支架的頭部是由黃金制成的“黑腔”
“黑腔”為黃金制成，內壁采用了特殊的反射材料
僅為胡椒粒大小的靶丸內貯存了超冷凍的氘氚氣體
（三）極端苛刻的條件
國家點火裝置產生的目標溫度可超過1億攝氏度，壓力超過1000億個大氣壓。這些極端的條件導致靶丸中的氘氚原子發生聚變并釋放能量。
國家點火裝置的工作原理示意圖
192束激光從產生到轟擊靶丸要走過1500米的路程，但是時間僅需約5微秒。
在國家點火裝置運行中，首先產生一個較弱的激光脈沖（大約十億分之一焦耳），通過光纖傳輸到48個前置放大器，將激光脈沖的能量放大數十億倍，達到數焦耳。48束激光被整合為4束，分別注入192路主激光放大器管路中。經放大的192束激光由3組激光反射鏡引導，分別經過兩個大型玻璃放大器，首先是功率放大器，然后是主放大器。美國能源部研究人員研制了一種名為等離子電極光學開關，可使激光束在主放大器中來回4次，并通過特殊的可變形鏡、空間濾波器和其他裝置，確保激光的均勻和高質量。
激光束離開主放大器后，經過功率放大器，能量已經增加到月400萬焦耳，這個過程僅僅需要幾毫秒。之后，激光束將通過一系列傳輸鏡被引導到碩大的靶室內，經過終端光學組件，將激光脈沖從紅外線轉變為紫外線，并聚焦到靶丸上。
激光聚焦到“黑腔”內壓縮靶丸的示意圖
共計192束激光，總能量可達200萬焦耳，峰值功率可達500萬億瓦，分成各96束激光從“黑腔”的兩端射入，在內壁反射后產生X射線，對“黑腔”內的靶丸進行瞬間壓縮，靶丸內氘氚原子在極端高溫和高壓環境下發生聚變，產生氦原子核（α粒子），并釋放高能中子和其他形式的能量。如果條件適當，內爆是對稱的，對靶丸中心的壓縮和溫度足夠高，則產生的α粒子將轟擊周圍的聚變燃料，從而引發自持的聚變反應，這個過程就被成為“點火”，也就是國家點火裝置名稱的由來。
2010年，國家點火裝置進行了建成后的首次綜合點火驗證實現，成功檢驗了裝置的靶物理設計、激光器、靶件制造、靶件診斷、控制以及數據系統。此后能源部一直通過實驗不斷完善靶丸與系統設計。
2014年，《自然》雜志首次刊文稱，國家點火裝置首次實現聚變反應能量增益（即聚變反應釋放的能量超過了靶丸吸收的能量），取得重大突破。此后，為實現“點火”成功，能源部國家點火裝置聚變研究團隊持續開展實驗，有力地推動了慣性約束聚變技術的快速發展。
2022年1月26日，《自然》雜志報道了美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室的國家點火裝置聚變研究團隊最新研究成果。該團隊通過國家點火裝置成功獲得“燃燒等離子體”，并產生了創紀錄的1.35兆焦能量，相比2020年獲得最高能量提高了24倍，接近了“點火”所需的1.9兆焦能量，向成功“點火”邁進了一大步。
美國推動國家點火裝置的“點火”實驗，主要目的是保證核武庫的長期安全。在禁止核試驗的情況下，從短期來看，目前的核武器庫存管理工作能夠保證核武器的安全和性能，但是隨著核武器钚彈芯不斷老化，以及未來對研制新型核武器的需求，現有的評估和實驗手段不能滿足上述要求。此外，美國通過建造和運行國家點火裝置，助推了聚變與核武器技術相關的多個科學領域的發展，為美國培養出高水平的科研人才梯隊，使其繼續保持核武器技術方面的科研與人才高地的地位。
美國建設國家點火裝置的目的是為國家核武器計劃提供支持。2005年能源部部長博德曼曾表示，“國家點火裝置能夠模擬核爆炸的溫度和壓力，為評估核武器性能提供關鍵數據。在不進行地下核試驗的條件下，使我們增加了對評估核武庫有效性和可靠性的信心”。
利用國家點火裝置開展聚變研究，通過測量與溫度、密度和壓力相關的聚變參量，作為計算機模擬核爆的標定參數，以更加精確地模擬核武器次級和助爆裂變的某些過程，補充與核武器物理知識相關的實驗數據，改進計算機模型。
