Quelles énergies pour demain ?

Les recherches sur la fusion thermonucléaire inertielle par laser, sujet de cet ouvrage constitué de trois parties, progressent depuis plus de trois décennies. Dans la première partie, les propriétés des plasmas avec ou sans collisions ayant été rappelées, l'interaction du rayonnement du laser avec la matière à l'état de plasma est analysée. Partiellement absorbé par les électrons, le rayonnement laser excite les modes propres du plasma avec naissance d'instabilités paramétriques (diffusion Raman et Brillouin, filamentation) génératrices d'électrons suprathermiques. L'énergie du rayonnement absorbée par les électrons interagissant avec les ions diffuse à l'intérieur de la matière, le transport de la composante électronique se révélant anormal et nécessitant un traitement autre que classique. La matière portée à plus du million de degrés émet du rayonnement X ; populations électroniques des ions, le plus souvent hors équilibre thermodynamique local, transfert radiatif et conversion du rayonnement laser en rayonnement X sont étudiés, ainsi que la spectroscopie permettant de caractériser le plasma d'interaction. Enfin mécanismes d'inversion des populations électroniques et émission X stimulée résultante avec pour application la réalisation du laser X, complètent cette partie.

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Les recherches sur la fusion thermonucléaire inertielle par laser, sujet de cet ouvrage constitué de trois parties, progressent depuis plus de trois décennies. La troisième partie est relative aux techniques expérimentales et numériques utilisées pour l'étude de l'interaction du rayonnement du laser avec la matière et de la mise en condition du mélange de deutérium et de tritium (DT) par implosion. Le laser à verre au néodyme impulsionnel de grande puissance s'est révélé le plus performant. Son énergie a cru de cinq ordres de grandeur au cours de ces trois décennies, atteignant aujourd'hui 100 kJ - 100TW avec en perspective le mégajoule, seuil requis pour enflammer le DT. Architecture du laser, conversion en fréquence de son rayonnement, lissage et focalisation de ses faisceaux, commande-contrôle-sécurité de l'installation, sont traités. La fabrication et la caractérisation des cibles irradiées par le laser font appel à des techniques submicroniques pour en garantir la symétrie et l'état de surface conditionnant les performances de l'implosion. La compréhension de la physique de l'interaction et de l'implosion, vu leur complexité, ne peut progresser qu'à l'aide de nombreux diagnostics de haute résolution spatiale (µm) et temporelle (ps) notamment pour l'observation du rayonnement X (de quelques eV à quelques keV) et d'une simulation numérique sophistiquée. Les résultats issus, d'une part, du traitement automatisé des signaux et des images de l'expérience, et d'autre part, des codes particulaires d'interaction et des codes hydrodynamiques d'implosion, sont confrontés pour asseoir la modélisation des phénomènes observés.