Hydrodynamic stability theory of double ablation front structures in inertial confinement fusion

• Auteur / Autrice : Carlos Yañez Vico
• Direction : Vladimir Tikhonchuk, Francisco Javier Sanz Recio, Marina Olazabal-Loumé
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astrophysique, plasmas et corpuscules
• Date : Soutenance le 19/11/2012
• Etablissement(s) : Bordeaux 1 en cotutelle avec Universidad politécnica de Madrid
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre Lasers Intenses et Applications (Bordeaux ; 1999-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jesus Pelaez Alvarez, Hamid Kellay
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Riccardo Betti, Serge Bouquet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Double front d'ablation

Stabilité

Instabilité de Rayleigh-Taylor

Fusion nucléaire par confinement inertiel

Mots clés libres

Fusion par confinement inertiel

Instabilité de Rayleigh-Taylor

Théorie linéaire de stabilité

Double front d'ablation

Inertial confinement fusion

Rayleigh-Taylor instability

Linear stability theory

Double ablation front

Résumé

Le contrôle de l’instabilité de Rayleigh-Taylor (RT) est crucial pour la fusion par confinement inertiel (FCI) puisque son développement peut compromettre l’implosion et la correcte compression de la cible. En attaque directe, l’énergie fournie par l’irradiation de nombreux faisceaux laser provoque l’ablation de la couche externe de la cible (ablateur) et l’apparition résultante d’un plasma de basse densité en expansion. De ce fait, une très haute pression apparait autour de cette surface, ce qui conduit à l’accélération de la cible vers l’intérieur. On se trouve alors en présence d’un fluide de basse densité qui pousse et accélère le fluide plus dense. C’est une des situations typiques qui favorisent le développement de l’instabilité de RT. Cette thèse développe pour la première fois, dans le contexte de la FCI, une théorie linéaire de stabilité pour des structures à double front d’ablation, qui apparaissent quand des matériaux de nombre atomique modéré sont utilisés comme ablateurs.

The Rayleigh-Taylor instability is a major issue in inertial confinement fusion capable to prevent appropriate target implosions. In the direct-drive approach, the energy deposited by directed laser irradiation ablates off the external shell of the capsule (ablator) into a low-density expanding plasma. This induces a high pressure around the ablating target surface (ablation region) that accelerates the capsule radially inwards. This situation, a low density fluid pushing and accelerating a higher density one, is the standard situation for the development of the Rayleigh-Taylor instability, and therefore a potential source of target compression degradation. For moderate-Z materials, the hydrodynamic structure of the ablation region is made up of two ablation fronts (double ablation front) due to the increasing importance of radiation effects. This thesis develops for the first time a linear stability theory of double ablation fronts for direct-drive inertial confinement fusion targets.