1.1.1 Présentation et historique

On appelle hautes puissances pulsées l'ensemble des technologies consistant à compresser temporellement et spatiallement l'énergie électrique provenant d'une source lente (quelques fractions de secondes à quelques secondes) en des impulsions très denses et très brèves, donc de très forte puissance.

Le but de ces technologies est de fournir une très forte puissance électrique à une charge^1.1 sous forme impulsionnelle (afin que l'énergie associée à cette puissance reste suffisamment faible). Ainsi, si l'on dispose par exemple d'une énergie de $1 \, \mathrm{J}$, on peut délivrer les puissances suivantes (dans le cas idéal pour lequel il n'y a pas de pertes lors de la compression temporelle):

• $1 \, \mathrm{W}$ si l'énergie est délivrée en $1 \, \mathrm{s}$;
• $1 \, \mathrm{GW}$ si l'énergie est délivrée en $1 \, \mathrm{ns}$;
• $1 \, \mathrm{PW}$ si l'énergie est délivrée en $1 \, \mathrm{fs}$;

le record de la puissance rayonnée sous forme X -c'est à dire dégagée par la charge- atteint avec l'aide des HPP est à ce jour de $300 \, \mathrm{TW}$.

L'histoire de cette discipline remonte au premier générateur d'impulsions développé par ERWIN MARX en Allemagne en 1923 (voir 1.2.1). Par la suite, divers schémas sont explorés, tels que par exemple le stockage inductif dès les années 50, et l'utilisation des hautes puissances pulsées pour l'accélération plasma dans le but de générer de hautes températures; ceci étant perçu comme un moyen d'accéder aux conditions de la fusion thermonucléaire contrôlée (années 50 toujours). Il faut signaler les nombreux développements réalisés par J. C. MARTIN à cette époque, à l'Atomic Weapons Research Establishment en Angleterre. Des travaux sur les générateurs magnéto-explosifs débutent dès le début des années 60 (pour plus de détails, voir la section 2.1.3 page ).

Ces générateurs sont ensuite largement utilisés pour des études de matériaux (génération de fortes pressions) et pour la génération de rayonnement, tout en voyant leur énergie augmenter.

Afin de mieux adapter (électriquement parlant) la charge radiative au générateur, des essais de cages de fils en lieu et place du fil unique précédemment utilisé sont réalisés sur le générateur OWL II en 1976. Au lieu d'un transfert d'énergie générateur/plasma voisin de 30% précédemment observé, c'est un transfert voisin de 100% qui est constaté. Des études au cours des années 80-90 montrent qu'il faut un espace entre fils suffisamment réduit pour atteindre un optimum, avant de déboucher en 1997 sur le concept de double cage de fils: les deux cages sont imbriquées l'une dans l'autre (voir en section 1.2.3.1 pour de plus amples détails).

Aujourd'hui, nous arrivons au bout des performances de la génération des machines actuelles (classe quelques $\mathrm{MJ}$ d'énergie stockée). De nouveaux développements voient donc le jour afin de concevoir un-à-un les éléments de la génération suivante de générateurs (classe $100 \, \mathrm{MJ}$ d'énergie stockée).

Notes

... charge^1.1

quelle que soit cette charge, à condition simplement que son impédance soit compatible avec le système de hautes puissances pulsées utilisé.