1.4.4.2.1 Convection du plasma et des lignes de courant

Étant donné que l'optimisation de la charge consiste à imposer une densité de courant non-uniforme dans la charge, il existe un gradient de pression magnétique azimutal (le long du côté de la charge).

Figure: convection des lignes de courant par un plasma d'explosion d'électrodes

Ce gradient tend donc à mettre en mouvement le plasma issu de l'explosion du conducteur. Si celui-ci entraine avec lui le champ magnétique, alors la densité de courant va s'uniformiser sur la surface de la charge et la pression sera plus faible que prévue (voir figure 2.29). Pour qu'un tel phénomène de convection des lignes de courant soit possible, il faut simultanément:

• que le champ magnétique et la matière soient suffisamment liés l'un à l'autre, c'est à dire que le champ magnétique diffuse peu dans la matière ;
• que la matière se déplace latéralement (azimutalement) suffisamment vite par rapport au déplacement radial, c'est à dire que la vitesse de propagation d'une perturbation magnétique ne soit pas trop faible devant les autres vitesses de propagation.

Ceci se traduit par les conditions suivantes:

• vitesse d'Alfven très supérieure à la vitesse radiale ;
• nombre de Reynolds magnétique supérieur à un.

D'après la simulation numérique étudiée en section F.1.2 page , il n'y a pas simultanément ces deux conditions^1.23. En effet, d'après ce qui a été dit en section F.1.2.2 page , seule la zone $2$ est en régime convectif, donc c'est uniquement dans cette zone qu'un effet de convection des lignes de champ peut se produire. Du fait de la (relativement) faible magnétisation de cette zone à haute densité, la vitesse d'Alfvén n'est pas très élevée, alors que la vitesse matérielle est grande (rappelons que cette zone est sous onde de choc hydrodynamique). La plus grande valeur de la vitesse d'Alfvén dans cette zone est de l'ordre de la vitesse matérielle, soit $\approx 1500 \, \mathrm{m/s}$. Pour rejoindre le bord de l'échantillon, situé à $3.6 \, \mathrm{mm}$ du centre, il faut à la perturbation $2400 \, \mathrm{ns}$ alors que le temps de montée du courant est de l'ordre de $200 \, \mathrm{ns}$, prépulse compris... D'après cette simulation (en voir les limitations en section F.1.4 page ), la convection des lignes de courant n'est donc pas capable d'expliquer la forte différence entre les pressions simulées et mesurées pour le tir Z635. Cela signifie qu'il est possible d'imposer au courant une certaine distribution à la surface de la charge permettant un renforcement local de la pression magnétique.

Notes

... conditions^1.23

du moins avec les tables de résistivité dont on dispose et en supposant qu'il n'y ait pas de formation d'une couche de plasma d'impureté très bonne conductrice en surface de l'échantillon