3.7 Performances attendues

Deux applications principales pouvant être envisagées pour construire une telle machine, l'évaluation des performances doit se faire en fonction de ces applications.

La première concerne la génération de hautes températures dans une cavité. Afin de construire une cavité à haute température (dénommée hohlraum), il est nécessaire de disposer d'une source d'énergie et d'une cavité capable de confiner cette énergie et de l'uniformiser. Le pinch fournit une forte puissance sous la forme de rayonnement. Le fait qu'il s'agisse d'une forte puissance est important, étant donné que c'est le temps bref nécessaire pour délivrer l'énergie qui permet que le confinement soit réalisable par la cavité. Cette dernière est généralement constituée d'un matériau de numéro atomique élevé -- tel que l'or -- afin de facilement réémettre la puissance rayonnée en uniformisant alors le rayonnement.

Plusieurs schémas correspondant aux diverses façon de placer la cavité par rapport au pinch existent:

hohlraum statique

simple, la cavité est `` creusée '' dans le retour de courant du pinch. L'uniformité du rayonnement est très mauvaise.

hohlraum statique

pour expérience de fusion, la cavité est comprise entre deux pinch situés au dessus et en dessous. L'uniformité du rayonnement est meilleure mais il faut disposer de deux générateurs identiques capables d'alimenter deux pinch identiques.

hohlraum dynamique

, la cavité est placée à l'intérieur du pinch qui vient impacter un cylindre central plein et homogène (habituellement une mousse). Le pinch se thermalise lors du choc et emprisonne le rayonnement du fait de son opacité. Étant donné que le choc progresse vers l'axe, le volume de la cavité décroît avec le temps en même temps que la température augmente et que l'uniformité se dégrade.

Dans le cas d'un générateur $60 \, \mathrm{MA}$ en $100 \, \mathrm{ns}$ sans pré-impulsion dans la charge, selon des simulations numériques réalisées à l'aide des outils décrits dans la section 3 page , ces schémas offriraient les performances suivantes:

• $250 \, \mathrm{eV}$ pour une hohlraum statique simple ;
• $150 \, \mathrm{eV}$ pour une hohlraum statique pour expérience de fusion ;
• $310 \, \mathrm{eV}$ pour une hohlraum dynamique ;

La seconde application concerne la production de fortes pressions, que ce soit sous la forme de chocs ou bien en rampes de pression. La génération de rampes de pression est facilitée par la structure double étage du compresseur de flux, qui peut permettre d'utiliser directement la forme de courant générée par le premier compresseur (impulsion sub-microseconde) ou bien la forme de courant finale, de temps de montée de l'ordre de la centaine de nanosecondes. Sur un échantillon de largeur raisonnable, on peut alors estimer les performances suivantes, pour des échantillons en cuivre:

• $22 \, \mathrm{Mbar}$ sous choc pour un échantillon^3.21 de $5 \, \mathrm{mm}$ ;
• $6 \, \mathrm{Mbar}$ sous choc pour un échantillon de $10 \, \mathrm{mm}$ ;
• $9 \, \mathrm{Mbar}$ en compression isentropique sur un échantillon^3.22 de $8 \, \mathrm{mm}$ ;

Les performances données ici doivent être comprises comme de simples ordres de grandeurs. Il ne s'agit en aucun cas de valeurs exactement semblables à celles qui seraient obtenues, car:

• la machine doit se préciser: le courant réellement atteignable et l'impédance du générateur dépendent du schéma retenu et influent largement sur les performances et les types de charges adaptés.
• les charges elles-mêmes doivent être optimisées en fonction de la machine. Rappelons qu'une charge carrée peut permettre d'obtenir deux fois plus de pression qu'une charge cylindrique à courant fixé !
• tout un ensemble de phénomènes annexes doit être étudié: mise en mouvement des conducteurs, mise en plasma des électrodes, homogénéité du champ magnétique en surface d'un échantillon ...

Ces différents points sont tout autant susceptibles d'améliorer les performances que de les dégrader.

Notes

... échantillon^3.21

Cette largeur représente une largeur typique d'échantillon utilisé lors du programme expérimental de compression de flux sur Z à laquelle on ajoute une marge de sécurité

... échantillon^3.22

En effet, les ondes latérales se propageant à $v=C_0$ pendant un temps de l'ordre de $500 \, \mathrm{ns}$ imposent un échantillon de largeur supérieure à $4 \, \mathrm{mm}$ pour le cuivre à laquelle il faut ajouter une surface suffisante d'échantillon non perturbé pour faire la mesure !