Experimental study of hot electrons propagation and energy deposition in solid or lasershock compressed targets : applications to fast ignitor.
Etude expérimentale de la propagation et du dépôt d'énergie d'électrons rapides dans une cible solide ou comprimée par choc laser: application à l'allumeur rapide.
Résumé
In the fast ignitor scheme, a recent approach proposed for the inertial confinement fusion, the idea is to dissociate the fuel ignition phase from its compression. The ignition phase would be then achieved by means of an external energy source : a fast electron beam generated by the interaction with an ultra-intense laser. The main goal of this work is to study the mechanisms of the hot electron energy transfer to the compressed fuel. We intent in particular to study the role of the electric and collisionnal effects involved in the hot electron propagation in a medium with properties similar to the compressed fuel. We carried out two experiments, one at the VULCAN laser facility (England) and the second one at the new LULI 100 TW laser (France). During the first experiment, we obtained the first results on the hot electron propagation in a dense and hot plasma. The innovating aspect of this work was in particular the use of the laser-shock technique to generate high pressures, allowing the strongly correlated and degenerated plasma to be created. The role of the electric and magnetic effects due to the space charge associated with the fast electron beam has been investigated in the second experiment. Here we studied the propagation in materials with different electrical characteristics: an insulator and a conductor. The analysis of the results showed that only by taking into account simultaneously the two propagation mechanisms (collisions and electric effects) a correct treatment of the energy deposition is possible. We also showed the importance of taking into account the induced modifications due to the electrons beam crossing the target, especially the induced heating.
Dans le schéma de l'allumeur rapide, dernière avancée dans le domaine de la fusion par confinement inertiel, on envisage de découpler la phase de compression de la phase de chauffage du combustible nucléaire. Cette dernière serait atteinte à l'aide d'une source extérieure constituée par un faisceau d'électrons très énergétiques créé avec un laser ultra-intense. L'étude des mécanismes de transfert d'énergie de ces électrons au combustible comprimé représente le but principal de ce travail de thèse. Nous nous proposons en particulier de mettre en évidence et d'étudier le rôle joué par les effets électriques et collisionnels de la propagation du faisceau d'électrons rapides dans un milieu aux propriétés proches du combustible comprimé. Nous avons pour cela effectué deux campagnes d'expériences, l'une avec l'installation laser VULCAN du RAL (Angleterre) et l'autre sur la nouvelle installation laser 100 TW du laboratoire LULI (France). Lors de la première expérience, nous avons obtenu les premiers résultats sur la propagation d'électrons rapides dans un matériau dense et chaud. Le caractère novateur de ce travail expérimental tient en particulier à l'utilisation de la technique de génération de hautes pressions par choc laser, ce qui a permis la création d'un plasma fortement corrélé et dégénéré. Le rôle des effets électriques et magnétiques, liés à la charge d'espace créée par le faisceau d'électrons rapides, a été approfondi lors de la deuxième campagne d'expérience, au cours de laquelle nous avons étudié la propagation des électrons dans des matériaux ayant des caractéristiques électriques différentes (isolant ou conducteur). L'analyse des résultats montre que seule la prise en compte simultanée des deux mécanismes de la propagation (collisionnels et électriques) permet un traitement correct et complet du dépôt d'énergie. La nécessité de prendre en compte les modifications apportées à la matière par le passage même des électrons, et notamment le chauffage induit, a été également mise en évidence.
Loading...