A.1 Description de la machine Z

Figure: vue générale du générateur Z

Le générateur PBFAZ est un générateur à hautes puissances pulsées qui a été construit initialement pour la production de faisceaux d'ions. Il a été adapté en 1996 à une utilisation sur des charges de type z-pinch et s'appelle depuis `` Z ''. C'est un générateur dont l'amplification de courant est faite de façon classique par des lignes à eau. Il est composé, de l'extérieur vers l'intérieur, de $36$ générateurs de Marx (visibles au plus grands rayons sur la figure A.1), puis d'une partie amplification de puissance par lignes à eau, puis d'une partie sous vide. Ce générateur mesure $33 \, \mathrm{m}$ de diamètre pour $6 \, \mathrm{m}$ de hauteur.

Figure: modélisation par lignes électriques de Z

Au niveau électrique, le générateur est simulé par le code circuit développé par les SNL , Screamer ^A.1, via le schéma électrique de la figure A.2. Les temps représentent les temps de transit dans les différents élements, qui eux-mêmes sont constitués de sous-éléments dont les caractéristiques (temps de transit, impédance) sont donnés dans les petits tableaux associés. Les éclateurs sont soit déclenchés par laser (éclateur ls du schéma), soit auto-déclenchés et dans l'eau (éclateurs à eau ws du schéma). Le tableau s'étendant sur toute la longueur du schéma (des générateurs de MARX à la charge) en dessous des éléments de lignes en donne les capacités et inductances équivalentes.

Figure: lignes sous isolement magnétique de Z

Les générateurs de Marx stockent $11.4 \, \mathrm{MJ}$ d'énergie électrique, et fournissent $4.5 \, \mathrm{MJ}$ à la sortie d'un ensemble de lignes à eau qui comprime l'impulsion de $1 \, \mathrm{\mu s}$ (temps de décharge d'un condensateur) en une impulsion de $105 \, \mathrm{ns}$. La sortie de l'étage formé de lignes à eau en cascade, séparées par des éclateurs alimente des lignes sous isolement magnétique (dont le dessin est donné en figure A.3), via une interface eau/vide. Cette interface, de $4 \, \mathrm{m}$ de diamètre, débouche sur quatre cônes (noter au passage la transition de lignes disjointes en une géométrie à symétrie de révolution) empilé, lignes sous isolement magnétique.

Figure A.4: convolute habituelle de Z

Ces lignes instrumentées (les signaux des Bdots employées peuvent être consultés parmi les signaux expérimentaux habituels) définissent quatre niveaux, nommés A, B, C, D. Une convolute, représenté sur la figure A.4, permet ensuite de sommer les courants des différents niveaux, en essayant de minimiser les pertes.

La charge peut alors être alimentée par un pulse de $16$ à $20 \, \mathrm{MA}$ pour une charge z-pinch typique (c'est à dire de $2 \, \mathrm{cm}$ de long, $2 \, \mathrm{cm}$ de rayon initial avec une masse de $4 \, \mathrm{mg}$), de durée $105 \, \mathrm{ns}$. La puissance électrique fournie est voisine de $40 \, \mathrm{TW}$ pour une telle charge.

Notes

...simulation!Screamer^A.1

voir en section 3.1.1.1 page pour une présentation de ce code.