Visite du BELF
Le Laser Mégajoule (LMJ) est une installation développée au profit du programme Simulation, qui fournit simultanément 176 impulsions laser brèves et très intenses focalisées sur une cible pour étudier la matière dans des conditions extrêmes de pression et de température. Compte-tenu des caractéristiques exceptionnelles de l’installation, plusieurs équipements indispensables au fonctionnement du moyen ont été développés à partir de technologies empruntées au domaine des Hautes Puissances Pulsées (HPP). C’est le cas par exemple des Bancs d'Énergie (BE) qui alimentent en énergie électrique pulsée (22 kV, 25 kA, 360 μs) des Lampes Flash (LF) situées dans les 2 sections amplificatrices des chaînes laser. Ils sont notamment composés de condensateurs de puissance, de commutateurs, d’inductances, de résistances et de relais de décharge Haute Tension (HT). Les LF émettent ainsi un flash de lumière intense pour le pompage optique de plaque amplificatrices traversées par les faisceaux laser du LMJ. Ces équipements assurent l’amplification de 176 faisceaux laser de 1 à 15 000 Joules d’énergie.
Le BELF, ou Banc d’Energie Lampes Flash, est un moyen HPP qui permet, en laboratoire indépendant du LMJ, de simuler une des 352 Structure Module d’Energie (SME) qui composent les BE de l’installation. Ainsi, ce moyen est capable d’alimenter 20 LF dans les mêmes conditions que lors d’un tir laser. Avec une grande modularité qui n’est pas permise au LMJ, le BELF permet l’étude du comportement des éléments haute tension (vieillissement, efficacité, tenue en tension, tenue mécanique, etc.), la reproduction et l’analyse des défauts constatés pendant les campagnes d’essais, ainsi que la réalisation d’études amonts pour la fiabilisation des équipements et développement de futurs moyens pour le LMJ.
Visite de la diode CESAR
Le générateur CESAR est utilisé au CESTA pour alimenter une diode à émission de champ, ce qui permet de délivrer, en mono coup, un faisceau d’électrons intense (800 keV, 300 kA, 80 ns). Cette installation est utilisée afin d’étudier le comportement dynamique des matériaux sous chocs suite au dépôt d’énergie par le faisceau d‘électrons.
Etant donné que le faisceau est si intense, les électrons émis par la cathode sous vide doivent être transportés dans une chambre remplie d’un gaz à basse pression (1 mbar) tout en étant focalisés par un champ magnétique externe produit par un solénoïde. Des fluences supérieurs à 500 cal/cm² peuvent être atteintes lors de ces expériences. Cela permet à une cible d’aluminium d’atteindre le régime de matière dense et chaude brièvement. L’ordre de grandeur de pression et température est de 40 GPa et 10000 K. Les ondes de choc sont analysées en mesurant la vitesse de la face arrière de la cible grâce à de la vélocimétrie hétérodyne. Le comportement en dynamique rapide des cibles est simulé au CEA grâce à des codes internes.
L’interaction entre le faisceau et le gaz fait intervenir de fortes densités d’électrons, ions et neutres. Il est donc difficile de simuler le transport afin d’extraire les données nécessaires aux codes de dynamique rapide. Pour cette raison, une partie du temps d’opération de CESAR est consacrée à l’utilisation de différents diagnostics pour mesurer le courant du faisceau, la tension dans la diode et le répartition spatiale de la densité électronique.
Plus d'informations
Sur le CESTA : https://www.cea.fr/Pages/le-cea/les-centres-cea/cesta.aspx
Sur le LMJ : https://www-lmj.cea.fr/
Sur EPURE : https://www-teutates.cea.fr/installation-epure.html