Experimental and theoretical study of hot electrons in the context of the shock ignition approach to inertial confinement fusion

Étude théorique et expérimentale sur les électrons chaudes dans le contexte de l’allumage par choc pour la fusion inertielle La thèse est consacrée à l’étude du problème du transport des électrons énergétiques dans des plasmas chauds et denses et à l’impact de leur dépôt d’énergie sur l’évolution hydrodynamique de ce plasma. Ce sujet a une grande importance pour la physique de la matière à haute densité d’énergie et en particulier dans l’étude de l’approche dit « allumage par choc » à la fusion par confinement inertiel. Le travail s’est développe en deux phases. Dans la première partie, l’analyse des données expérimentales provenant de différent expériences est présentée . En particulier, ces données étaient obtenus pendant des expériences dans des grands installations lasers en Europe et ailleurs : OMEGA-EP (Université de Rochester), PALS (Académie Tchèque des Sciences, Prague) et LMJ (CEA, Bordeaux). Dans ces expériences, des cibles étaient irradiée par des lasers in conditions pertinentes au contexte de la fusion inertiel, en produisant des électrons chaudes. Ces électrons ont été caractérisées en exploitant la radiation émise par leur propagation. Plus précisément, la méthodologie d’analyse des données expérimentales fournies par des spectromètres a rayonnement X durs (« bremsstrahlung cannons » et spectroscopique de la raie d’émission K-a) était discutée, en mettant en évidence les limites de la précision de l’évaluation des paramétrés électroniques imposées par les outils numériques et diagnostics existants.Dans la deuxième partie de la thèse, une nouvelle méthode originale de modélisation du transport d’électrons chauds dans des plasmas denses partialement ionisés a été développé . Ce modèle est basé sur des méthodes Monte Carlo de façon similaires aux codes MC largement utilisé par la communauté scientifique (e.g. Geant4, Fluka). La grande différence est que ces codes considèrent la matière comme “froide” et “non ionisés”, donc ils ne sont pas adaptés à la description des plasmas denses typiques de la fusion inertielle. En plus, ces codes considèrent des matériaux uniformes (ou une succession de différentes matériaux uniformes) et donc ne sont pas adapté à la description des fortes gradients de densité et température présentes dans les plasmas produits par laser. Dans ce sens, le travail constitue un premier pas très important vers la réalisation de codes MC adaptées aux plasmas, en particulier des plasmas dans le contexte de l’allumage par choc à la fusion inertielle. Le modelé développé est maintenant en train d’être implémenté dans des codes hydrodynamiques développés au laboratoire CELIA, pour étudier l’effet des électrons chaud sur les implosions des cibles dans le contexte de la fusion inertielle.Un première étude sur le préchauffage produit par les électrons chaud sur un schème de allumage par choc est présenté.