Des physiciens découvrent la clé pour résoudre le déficit de longue date de la propulsion du réacteur de fusion à confinement inertiel Hohlraum

Une équipe de chercheurs du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) a fait des progrès dans la compréhension et la résolution du problème de « déficit d’entraînement » de longue date dans les expériences de fusion par confinement inertiel à entraînement indirect (ICF). Cette découverte pourrait ouvrir la voie à des prévisions plus précises et à de meilleures performances dans les expériences d’énergie de fusion au National Ignition Facility (NIF).

Les résultats de l’équipe sont publiés dans la revue Examen physique E Dans un article intitulé « Comprendre les carences dans les prévisions de flux de rayons X dans les hohlraums ICF à l’aide d’expériences menées au National Ignition Facility », l’étude, dirigée par le physicien Hui Chen, Tod Woods et une équipe d’experts du LLNL, s’est concentrée sur les écarts entre les flux de rayons X prédits et mesurés dans les hohlraums chauffés au laser au NIF.

« Des efforts considérables ont été déployés au fil des ans pour identifier la cause physique du problème du déficit de rayonnement », a déclaré Chen. « Nous sommes ravis de cette découverte car elle contribue à résoudre une énigme vieille de dix ans dans la recherche sur la fusion induite par les radiations. Nos résultats ouvrent la voie à une amélioration des capacités prédictives des simulations, ce qui est crucial pour le succès des futures expériences de fusion. »

Dans les expériences du NIF, les scientifiques utilisent un appareil appelé hohlraum (environ de la taille d’une gomme à crayon) pour convertir l’énergie laser en rayons X, qui compriment ensuite une capsule de combustible pour réaliser la fusion.

Depuis des années, il existe un problème : l’énergie des rayons X prédite (drive) est supérieure à celle mesurée dans les expériences. Il en résulte que le pic de production de neutrons, ou « bang time », se produit environ 400 picosecondes trop tôt dans les simulations. Cet écart est connu sous le nom de « déficit de drive » car les modélisateurs ont dû réduire artificiellement le drive laser dans les simulations pour correspondre au bang time observé.

Les chercheurs du LLNL ont découvert que les modèles utilisés pour prédire l’énergie des rayons X surestimaient les rayons X émis par l’or dans le hohlraum dans une gamme d’énergie spécifique. En réduisant l’absorption et l’émission de rayons X dans cette gamme, les modèles reproduisent mieux le flux de rayons X observé à la fois dans cette gamme d’énergie et dans l’entraînement total des rayons X, éliminant ainsi la majeure partie du déficit d’entraînement. Cette réduction est nécessaire en raison des incertitudes sur les taux de certains processus atomiques et indique où les modèles atomiques de l’or doivent être améliorés.

En améliorant la précision des codes de rayonnement hydrodynamique, les chercheurs peuvent mieux prévoir et optimiser les performances des capsules de combustible deutérium-tritium dans les expériences de fusion. Cet ajustement contribue à améliorer la précision des simulations, ce qui permet une conception plus précise des expériences ICF et HED (haute densité énergétique) après l’allumage et est essentiel pour élargir les discussions sur les mises à niveau du NIF et des futures installations.