Projet ANR-12-BS04-0006 – ILPHYGERIE : Interaction Laser Plasma dans une hydrodynamique et une géométrie réalistes
Programme : Blanc - SIMI 4 - Physique des milieux condensés et dilués (Blanc SIMI 4) 2012
Année de financement : 2012
Coordinateur du projet : Madame Sylvie DEPIERREUX (Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives)
Partenaires : Centre de Physique Théorique; Centre des Lasers Intenses et Applications; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives; Laboratoire pour l'Utilisation des Lasers Intenses
Montant : 385980.0 euros
Date de début : 2012
Durée : 36 mois
Résumé : Dans tous les schémas de fusion par laser, l'interaction laser-plasma (ILP) doit être bien contrôlée pour s'assurer de l'efficacité du transfert de l'énergie laser vers la cible. Les principaux mécanismes en jeu affectent la qualité du faisceau laser et la quantité d'énergie absorbée. Cette dernière pourrait être très réduite à cause des instabilités de rétrodiffusion. Ces mécanismes de rétrodiffusion comprennent les instabilités de rétrodiffusion Brillouin stimulée (RBS) et Raman stimulée (RRS). L'ILP a été étudiée pendant des décennies de façons théorique, numérique et expérimentale. Cependant, ce n'est que durant les dix dernières années qu'ont été développées les techniques expérimentales pour contrôler ces instabilités (Labaune /et al./, 2004 et 2007, Depierreux /et al./, 2011). On a maintenant clairement besoin de nouveaux outils numériques pour décrire les instabilités mettant en jeu les ondes plasma, telles que les instabilités RRS et de désintégration en deux plasmons. Par ailleurs, les expériences récentes menées sur le NIF (National Ignition Facility) ont mis en évidence non seulement de grandes réflectivités Raman, mais aussi un transfert d'énergie significatif entre les différents cônes, accompagné par une absorption réduite de l'énergie laser. Ainsi, la propagation des faisceaux laser sur quelques millimètres dans un plasma inhomogène, en même temps que leur interaction mutuelle dans le domaine où ils se croisent, ont été identifiées comme des goulets d'étranglement dans les expériences actuelles d'ignition menées sur le NIF (Lindl /et al./, 2011, Igumenshchev /et al./, 2010). Un est effort numérique supplémentaire est donc nécessaire pour pouvoir prédire l'interaction entre plusieurs faisceaux dans des géométries complexes telles que celles d'un hohlraum à l'échelle mégajoule et celles de l'implosion en attaque directe.
C'est dans ce contexte que nous avons organisé, ces dernières années, un consortium de coordination entre les scientifiques français du CEA et ceux de la communauté académique dans le domaine de l'ILP. Il a reçu un support de l'ANR dan le cadre du projet CORPARIN (2008-2011). Ce dernier a permis une coordination efficace entre les laboratoires, sous la forme d'ateliers, de diagnostics et d'une série d'expériences sur les plus grandes installations françaises (LULI et LIL ; Labaune /et al./, 2010, Depierreux /et al./, 2011). Ces expériences ont été ensuite interprétées en collaboration, chacun des groupes possédant des outils numériques complémentaires. Cette collaboration a permis la validation desmodèles prédictifs du lissage laser par le plasma, de SBS et de la filamentation (Grech /et al./, 2009).
Bien que ce projet ILPHyGerie concerne des problèmes différents de ceux du projet CORPARIN, c'est sa continuation naturelle : en effet, il est de la même façon destiné à regrouper toutes les compétences françaises pour développer de nouvelles modélisations théoriques et de nouveaux outils numériques dans le but de simuler SRS et le croisement de faisceaux dans des plasmas de fusion. Ces développements seront effectués en coordination avec des expériences dédiées effectuées dans des conditions pertinentes pour la fusion, à savoir des échelles millimétriques dans des plasmas de plusieurs keV. De telles expériences ne sont possibles que sur des installations kilojoule --LULI, LIL et Omega, cette dernière étant la seule permettant une géométrie convergente. Notre projet comporte des développements importants de codes et de la modélisation théorique allant de l'interaction onde-particule à l'échelle sous-micronique à des codes fluides modélisant SRS à l'échelle millimétrique. Pour ce qui concerne les croisements de faisceaux, la première étape consistera en leur description à l'aide de l'approximation paraxiale. Sa validité sera testée à l'aide d'un code non-paraxial dont dispose le consortium.
Notre projet est ambitieux. Le succès de notre projet ANR précédent est le gage de sa réussite.