Mesures & diagnostics
Le Laser Mégajoule a pour objectif de reproduire en laboratoire des conditions physiques analogues à celles rencontrées lors du fonctionnement nucléaire des armes.
La matière sera portée, en quelques milliardièmes de secondes, à :
- des températures de plusieurs dizaines de millions de degrés,
- des pressions de dizaines de millions de fois la pression atmosphérique,
- des densités de plusieurs centaines de fois celle du plomb.
Pour les études liées à la Fusion par confinement inertiel (FCI), de nombreux paramètres doivent être mesurés :
- l’énergie laser absorbée par la cible,
- la température atteinte par la cible,
- la répartition de la température,
- la vitesse d’implosion du micoballon,
- le degré de symétrie de l’implosion,
- la densité et la température du mélange de deutérium et de tritium comprimé,
- l’énergie fournie par la fusion du mélange de deutérium et de tritium.
Pour cela, les équipes de la DAM développent des diagnostics spécifiques.
- La brièveté des phénomènes a nécessité la conception de tout un ensemble de détecteurs rapides, voire ultra-rapides, dont la résolution temporelle est de l’ordre de la picoseconde (10-12 seconde).
- Lors des expériences, les diagnostics sont soumis à rude épreuve : perturbations électromagnétiques, ondes de choc, éclats, diffusion neutronique... Ils doivent être particulièrement robustes pour pouvoir résister à ces agressions.
- Chaque expérience nécessite plusieurs mois de préparation. Pour qu’elle puisse servir à valider les modèles théoriques et les codes de calcul, un grand nombre de mesures est réalisé, parfois plusieurs centaines. Afin de limiter le coût des expériences, il faut garantir qu’elles vont fonctionner avec un haut niveau de fiabilité.
Il existe trois types de diagnostics :
- Les diagnostics de mesure d’énergie évaluent l’énergie laser retrodiffusée, transmise et déviée, ainsi que l’énergie X transmise par la cible (spectromètre Raman-Brillouin).
- Les imageurs X mesurent l’évolution du plasma dans l’espace et le temps. Ce sont les dispositifs de réalisation d’images grâce au rayonnement X (imageur statique à sténopé, multi-imageurs à microscopes x, imageur à multi-sténopé, imageurs à microscopes X).
- Les spectromètres X déterminent l’évolution de la température du plasma. Il s’agit de dispositifs d’analyse de spectres par dispersion ou séparation des différentes longueurs d’ondes (spectromètres à large bande, spectromètre à haute résolution).
Les diagnostics de la LIL
La LIL comprend 13 diagnostics dont la réalisation a fait l’objet d’un contrat industriel unique avec un groupe de PME. Ils sont principalement dédiés à la qualification de l’interaction laser-plasma et aux expériences d’étude de la conversion de la lumière laser en rayonnement X. Leur objectif est de mesurer l’évolution spatiale et temporelle des plasmas en densité et en température.
Les instruments de diagnostics sont positionnés, sur les hublots de la chambre d'expériences. Certains sont en place en permanence, d’autres sont insérés par l’intermédiaire de systèmes spécifiques.
Tous les équipements sont pilotés, contrôlés et supervisés par un dispositif de contrôles-commandes.
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