Interaction laser-plasma en régime relativiste dans le contexte de l'allumeur rapide. Propagation dans les plasmas sous-critiques et sur-critiques

Relativistic laser-plasma interaction in the context of the fast ignitor concept. Underdense and overdense plasma interaction

• Auteur / Autrice : Julien Fuchs
• Direction : François Amiranoff
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Paris 11 en cotutelle avec Québec, INRS

Résumé

Cette these de doctorat, entreprise en co-tutelle entre l'inrs-energie et materiaux (quebec) et le laboratoire luli du cnrs (ecole polytechnique, france), vise a tester experimentalement certains des concepts relatifs a une nouvelle approche pour la fusion par confinement inertiel : l'allumeur rapide (ou fast ignitor). Cette approche complementaire est imaginee pour provoquer un allumage externe d'une cible en voie de compression, ceci grace a des faisceaux lasers ultra-brefs (femtosecondes) et extremement intenses (> 10#1#9 w. Cm##2). Ce concept novateur, venant en complement des etapes classiques de compression, fait appel a deux etapes successives. Dans une premiere phase, une impulsion doit se propager sur des millimetres dans le plasma de couronne du combustible ou elle creuse un canal de densite evide. A cet egard, lors de ces travaux, nous avons (i) demontre la faisabilite de canaux de densite creux et (ii) mis en evidence de phenomenes comme la generation de forts champs magnetiques toroidaux statiques ( 30 mg) ou la generation d'electrons ultra rapides (jusqu'a 20 mev). Aidee par ces divers phenomenes, nous avons pu montrer qu'a tres haute intensite, la propagation peut rester efficace sur de grandes longueurs par autoguidage dans le canal cree par l'impulsion elle-meme. Dans une seconde phase, une autre impulsion doit se propager dans le canal et vient interagir, au plus pres du coeur comprime, avec la matiere dense. Pour la premiere fois, nous avons effectivement demontre la transmission d'impulsions tres intenses a travers des plasmas nettement sur-critiques (classiquement interdits). Enfin, nous avons contribue a caracteriser les electrons suprathermiques generes par l'impulsion intense qui doivent deposer leur energie dans la matiere dense et declencher l'ignition. Ces divers resultats constituent autant d'encouragements pour le concept d'allumeur rapide. Pour tous ces travaux, le dialogue etabli avec les theoriciens du centre de physique theorique de l'ecole polytechnique (france) a ete essentiel puisqu'il a permis de mettre sur pied un programme de comparaison et de comprehension entre experiences et simulations. Les simulations ainsi validees vont permettre de realiser des predictions sur de nouveaux regimes d'etudes encore inaccessibles experimentalement.