本发明公开了一种用于Z箍缩聚变裂变混合能源堆的薄壁聚变靶室，属于核反应堆装置领域，包括由面向等离子体第一壁围成的靶室，所述面向等离子体第一壁内壁表面设有耐热烧蚀防护层，所述靶室为球形壳体结构，其上端设有换料(靶)通道开口，下端设有废物移出通道开口；将该球形壳体结构以过换料通道开口中心、球形壳体结构球心和废物移出通道开口中心三点的若干面进行分割形成若干结构单元，所述靶室的球形壳体结构由该若干结构单元拼接构成，所述结构单元横截面呈弧形，且朝靶室内部凸起。本发明的靶室设计能够同时应对聚变反应产生的热力学冲击和力学冲击，并满足Z-FFR中子物理学性能要求。