在激光惯性约束核聚变技术中,利用低温冷冻靶丸来装填需要的聚变燃料。在低温下,聚变燃料的一部分冷凝成液体,附在靶丸小球的内壁。为了在激光打靶时,燃料能够均匀地被压缩,要求液态燃料在靶丸内,形成均匀的液体层。但是,由于重力的影响,液态燃料在靶丸内的分布,呈现出上薄下厚的状态。温度梯度法,能够克服重力的影响,在靶丸内形成均匀的液体燃料层。本课题对这种方法进行了研究。内容涉及了靶丸的充填、数学模型的建立、实验设备的设计。其中,建立的数学模型,描述了靶丸的工作温度和需要的温度梯度之间的关系。本文分析了靶丸的材料特性,对靶丸内外压差的制约关系; 充填温度对靶丸渗透率的影响; 以及,在工作温度下,燃料液体层的厚度和充填温度、充填压力之间的对应关系。为了分析靶丸工作温度,和形成均匀液体燃料层,需要的温度梯度之间的关系,通过分析了悬浮在液态燃料中的气泡,与靶丸小球同心时的受力情况,给出了一个自洽的数学模型。利用这个数学模型,估算了需要的外部温度梯度大小,讨论了影响气泡平衡的因素-温度梯度和同位素分离效应。结果显示:同位素分离效应,是混合液态燃料,在低温冷冻靶丸内,形成均匀液体层的决定性因素。最后设计了用于研究的实验设备,通过理论计算给出了设备的设计和选型依据。