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Présentation

PCI Team "Hot Transient Plasmas"

Heads : Jean Larour / Sasha Chuvatin

 

Les thèmes de l’équipe PCI sont l’étude fondamentale des plasmas magnétisés pulsés ainsi que le développement de nouvelles technologies pour la création de ces plasmas et leurs applications.

Le premier objectif comprend l’étude des équations d’état des matériaux et du plasma non-idéal (haute densité), de la turbulence, de la MHD, de la modification des coefficients de transport (effet Hall) et des effets non-linéaires de l’interaction champ magnétique pulsé – plasma. Ces phénomènes apparaissent notamment dans les plasmas de la fusion par confinement inertiel, de l’univers et de la magnétosphère. Le second objectif est la conception et la réalisation de nouveaux schémas de concentration de l’énergie dans l’espace et dans le temps (Z-pinch, X-pinch, décharge capillaire, hautes puissances pulsées), appliqués à la conversion d’énergie en rayons X, en micro-ondes ou à l’accélération de sillage.

 Contexte et Enjeux

Les PCI sont des milieux transitoires créés par décharge électrique, où le niveau élevé du champ magnétique propre modifie de façon importante la dynamique des particules chargées. Le concept physique «high energy density » a été développé au début des années 90 dans les grands centres russes et américains. Il est loin de se justifier seulement par une course à la puissance dans des installations devant produire du rayonnement X dur à très haut flux ou des conditions de fusion par confinement inertiel (FCI). En effet la nécessité de bâtir des modèles physiques raffinés pour la simulation numérique de ces expériences met constamment à jour des insuffisances de l’approche théorique qui doivent être palliées.

 Objectifs

En France, l’équipe PCI entend être un pôle de référence pour les plasmas chauds et denses créés électriquement, référence pour les institutions (DGA) comme pour les partenaires universitaires (CNRS) ou de défense (CEG). Au plan international, elle se doit de rester un partenaire reconnu des équipes majeures du domaine (Sandia, NRL, UNR, Kurchatov, HCEI).
Pour tout cela, l’équipe se concentre sur les problèmes théoriques de physique des plasmas, la conception de nouveaux schémas expérimentaux, l’instrumentation spécifique et les techniques de production des hautes puissances pulsées.

 Thématique de recherche

Les travaux sont organisés autour de quelques points forts :
- la compréhension théorique des phénomènes gouvernant les PCI dans le but d’introduire cette physique complète dans des modèles destinés à la simulation numérique intensive : modification des coefficients de transport dans ces conditions (conductivité électrique anormale, effet Hall), processus d’ionisation, de transfert de rayonnement, modèles de magnétohydrodynamique radiative. Voir en bas de page des exemples d’animation.
- le soutien à des expériences sur des grands générateurs hors du laboratoire : calcul de cibles, conception de têtes de machines, nouveaux schémas de stockage et de commutation
- expériences compactes au laboratoire: X-pinch, MFP, fils explosés, décharge capillaire, astrophysique de laboratoire.
- techniques d’instrumentation (mesures électriques et optiques rapides, spectrocopie X, MFP) et applications transdisciplinaires.

Depuis 2012, ces activités sont déclarées dans un Laboratoire d’excellence, le Labex PLAS@PAR, (Plasmas à Paris, au delà des frontières).

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De g. à d. : schéma d’un doubleur de courant, simulation Z-pinch, réseau multifils pour émission X intense, radiographie par X-pinch, cathode d’une source MFP MILO. Clichés Larour et Chuvatin

(mise à jour juillet 2012)


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