Contexte :

Le sujet s’inscrit dans le contexte de la fusion par confinement inertiel, dans le schéma dit d’attaque indirecte. Dans ce schéma, une impulsion laser très énergétique, d’une dizaine de nanosecondes, doit traverser un plasma de longueur centimétrique, avant que son énergie puisse être utilisée pour imploser une bille de Deutérium-Tritium. Or, la propagation laser dans un plasma induit des instabilités, telles que la diffusion Raman stimulée, qui mettent en jeu des effets cinétiques déformant la fonction de distribution électronique. Les effets cinétiques se déroulent sur des échelles de temps de l’ordre de la femtoseconde et des échelles spatiales de l’ordre de la centaine de nanomètres. Cela veut dire que la description de la propagation laser demande de travailler sur 5 ordres de grandeur en espace et 7 ordres de grandeur en temps. C’est dans ce contexte que s’inscrit le sujet post-doctoral.

Objectif du post-doctorat :

Pour décrire la propagation laser tout en tenant compte des effets cinétiques, plusieurs pistes existent. La plus simple serait d’utiliser directement un code cinétique. De tels codes sont effectivement utiles dans le sens où ils fournissent des calculs de référence, mais ils ne sont pas directement utilisables pour dimensionner des expériences de fusion. Une autre approche consiste à intégrer analytiquement les effets cinétiques pour les incorporer dans des équations dites d’enveloppe. Ces équations d’enveloppe sont résolues numériquement à l’aide d’un code tridimensionnel qui permet de simuler la propagation laser sur des distances, et pendant des durées, pertinentes pour la fusion. Ce code n’est cependant pas utilisable directement pour dimensionner les expériences de fusion. En effet, on utilise à cette fin un code de type hydrodynamique qui, par essence, ne peut pas résoudre directement des équations de propagation d’ondes. On introduit alors, dans ce code, des modèles analytiques très simplifiés. Dans ce contexte, l’objectif du travail post-doctoral est double. D’une part, on désire enrichir notre code d’enveloppe en tenant compte de l’inhomogénéité du plasma. Les équations correspondantes ont déjà été obtenues, il faut les résoudre numériquement. On veut aussi améliorer la précision des modèles simplifiés, que l’on introduit dans le code hydrodynamique de dimensionnement pour tenir compte de la diffusion Raman stimulée. Or, cette instabilité repose sur des mécanismes fins de compensation de déphasage à 3 ondes, que l’on veut correctement prendre en compte. Le travail proposé est alors essentiellement de nature numérique. D’une part, on veut travailler sur le code d’enveloppe et s’assurer en particulier qu’il gère correctement les déphasages. On pourra, pour cela, faire des comparaisons avec les résultats de codes cinétiques. D’autre part, on veut déduire du travail sur le code d’enveloppe un modèle simplifié traitant lui aussi les déphasages de manière pertinente, et pouvant être implémenté de manière effective dans un code hydrodynamique.

Contact :

Didier BENISTI – CEA/DIF – Bruyères-le-Châtel – 91297 Arpajon – 01 69 26 40 00