Full calculations of six-nucleon reactions with a three-body final state have been elusive and a long-standing issue. We present neutron spectra from the T(t,2n)α (TT) reaction measured in inertial confinement fusion experiments at the OMEGA laser facility at ion temperatures from 4 to 18 keV, corresponding to center-of-mass energies (E_{c.m.}) from 16 to 50 keV. A clear difference in the shape of the TT-neutron spectrum is observed between the two E_{c.m.}, with the ^{5}He ground state resonant peak at 8.6 MeV being significantly stronger at the higher than at the lower energy. The data provide the first conclusive evidence of a variant TT-neutron spectrum in this E_{c.m.} range. In contrast to earlier available data, this indicates a reaction mechanism that must involve resonances and/or higher angular momenta than L=0. This finding provides an important experimental constraint on theoretical efforts that explore this and complementary six-nucleon systems, such as the solar ^{3}He(^{3}He,2p)α reaction.

Frustraums have a higher laser-to-capsule x-ray radiation coupling efficiency and can accommodate a large capsule, thus potentially generating a higher yield with less laser energy than cylindrical Hohlraums for a given Hohlraum volume [Amendt et al., Phys. Plasmas 26, 082707 (2019]. Frustraums are expected to have less m = 4 azimuthal asymmetries arising from the intrinsic inner-laser-beam geometry on the National Ignition Facility. An experimental campaign at Lawrence Livermore National Laboratory to demonstrate the high-coupling efficiency and radiation symmetry tuning of the Frustraum has been under way since 2021. Simulations benchmarked against experimental data show that implosions using Frustraums can achieve more yield with higher ignition margins than cylindrical Hohlraums using the same laser energy. Hydrodynamic jets in capsules along the Hohlraum axis, driven by radiation-flux asymmetries in a Hohlraum with a gold liner on a depleted uranium (DU) wall, are present around stagnation, and these “polar” jets can cause severe yield degradation. The early-time Legendre mode P4<0 radiation-flux asymmetry is a leading cause of these jets, which can be reduced by using an unlined DU Hohlraum because the shape of the shell is predicted to be more prolate. Magnetization can increase the implosion robustness and reduce the required hotspot ρR for ignition; therefore, magnetizing the Frustraum can maintain the same yield while reducing the required laser energy or increase the yield using the same laser energy—all under the constraint that the ignition margin is preserved. Reducing polar jets is particularly important for magnetized implosions because of the intrinsic toroidal hotspot ion temperature topology.

Shock-driven implosions with 100% deuterium (D_{2}) gas fill compared to implosions with 50:50 nitrogen-deuterium (N_{2}D_{2}) gas fill have been performed at the OMEGA laser facility to test the impact of the added mid-Z fill gas on implosion performance. Ion temperature (T_{ion}) as inferred from the width of measured DD-neutron spectra is seen to be 34%±6% higher for the N_{2}D_{2} implosions than for the D_{2}-only case, while the DD-neutron yield from the D_{2}-only implosion is 7.2±0.5 times higher than from the N_{2}D_{2} gas fill. The T_{ion} enhancement for N_{2}D_{2} is observed in spite of the higher Z, which might be expected to lead to higher radiative loss, and higher shock strength for the D_{2}-only versus N_{2}D_{2} implosions due to lower mass, and is understood in terms of increased shock heating of N compared to D, heat transfer from N to D prior to burn, and limited amount of ion-electron-equilibration-mediated additional radiative loss due to the added higher-Z material. This picture is supported by interspecies equilibration timescales for these implosions, constrained by experimental observables. The one-dimensional (1D) kinetic Vlasov-Fokker-Planck code ifp and the radiation hydrodynamic simulation codes hyades (1D) and xrage [1D, two-dimensional (2D)] are brought to bear to understand the observed yield ratio. Comparing measurements and simulations, the yield loss in the N_{2}D_{2} implosions relative to the pure D_{2}-fill implosion is determined to result from the reduced amount of D_{2} in the fill (fourfold effect on yield) combined with a lower fraction of the D_{2} fuel being hot enough to burn in the N_{2}D_{2} case. The experimental yield and T_{ion} ratio observations are relatively well matched by the kinetic simulations, which suggest interspecies diffusion is responsible for the lower fraction of hot D_{2} in the N_{2}D_{2} relative to the D_{2}-only case. The simulated absolute yields are higher than measured; a comparison of 1D versus 2D xrage simulations suggest that this can be explained by dimensional effects. The hydrodynamic simulations suggest that radiative losses primarily impact the implosion edges, with ion-electron equilibration times being too long in the implosion cores. The observations of increased T_{ion} and limited additional yield loss (on top of the fourfold expected from the difference in D content) for the N_{2}D_{2} versus D_{2}-only fill suggest it is feasible to develop the platform for studying CNO-cycle-relevant nuclear reactions in a plasma environment.