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Interaction laser - plasma

publié le

C’est un élément essentiel du programme de Fusion par Confinement Inertiel (FCI) par laser. Il constitue la principale motivation du développement de nouveaux modèles
théoriques, de codes numériques et d’expériences spécifiques destinés à mieux caractériser les processus d’absorption laser et les instabilités paramétriques dans les plasmas du LMJ.

Théorie du lissage spatial et temporel d’un faisceau laser par plasma.

Le but de cette activité est de développer une méthode de contrôle de la structure spatiale du faisceau laser.
On exploite à cette fin les mécanismes de diffusion de la
lumière dans le plasma qui est créé sur la face
extérieure de la cible. Deux mécanismes ont été
récemment mis en évidence, dans le cadre d’un travail de recherche mené en collaboration entre le CELIA et les groupes du LULI et du CPhT de l’Ecole Polytechnique. Ce sont l’auto-focalisation des speckles et la diffusion multiple sur les fluctuations de la
densité du plasma. Actuellement, dans le cadre de thèse de M.
Grech (encadré en collaboration avec G. Riazuelo du CEA/DIF), nous
développons la théorie statistique du lissage par plasma,
laquelle sera confrontée aux simulations numériques et
à l’expérience. Les simulations seront effectués
avec le code PARAX-MPL2D qui a été développé récemment au CEA/DIF avec la participation de notre équipe.

Théorie de la rétro-diffusion Brillouin dans un plasma pour la FCI

La rétro-diffusion limite fortement les performances des cibles
à gain. La théorie existante concernant la saturation
non-linéaire de la rétro-diffusion est en désaccord
avec les données expérimentales. Les moyens de calcul
existants ainsi que les développements théoriques ouvrent de
nouveaux horizons. En collaboration avec notre post-doctorant S.
Weber nous avons proposé un nouveau mécanisme
cinétique de saturation de la rétro-diffusion Brillouin
associé au piégeage des particules dans l’onde
acoustique ionique suivi par la formation de cavités,
l’accélération et le chauffage des particules. Les
modélisations numériques démontrent que la
combinaison de ces processus donne un effet important dans le contexte de
la fusion inertielle.

Génération de champs magnétiques par anisotropie de chauffage.

Une nouvelle direction de recherche émergeante et prometteuse
concerne la génération des champs magnétiques dans le
plasma des cibles pour la FCI. Ce champ produit des effets importants et
mal étudiés sur le transport de la chaleur et les autres
processus de l’interaction laser-plasma. Nous étudions le
mécanisme de génération du champ magnétique
dû à l’anisotropie du chauffage d’un plasma par
laser. Nos premiers résultats, récemment publiés,
montrent que ce champ est suffisamment intense pour modifier de
manière significative le transport thermique de
l’énergie absorbée, avec des effets éventuels
sur l’auto-focalisation du rayonnement laser.