2.1.1.1 Screamer

Il s'agit d'un code de simulation de circuits électriques, développé comme outil de conception d'accélérateur HPP mono-module. Ce code a été mis au point lors de la conception de la transformation de la machine Pbfa2 (machine alimentant une diode à ions) en machine z-pinch, par une équipe des SNL . Du fait de la limitation sur la topologie des circuits pouvant être simulés, il est possible de simuler des circuits comportant un très grand nombre de nuds.

Ce code résoud les problèmes de transferts énergétiques d'un élément vers un autre, connectés en série, par une méthode implicite (voir en section H.1.3 page ). L'élément de base à partir duquel sont constitués tous les éléments définis par l'utilisateur est un morceau de circuit en $\pi$ (résistance et capacité de shunt, suivies par une résistance et une inductance série). Il est possible d'utiliser des éléments variables, empruntés dans la bibliothéque d'éléments de SCREAMER , ou bien d'implémenter ses propres routines en Fortran pour décrire un circuit pouvant comporter différentes branches en parallèle ou en série.

Ce code propose tout un ensemble de modèles adaptés à la simulation d'un générateur HPP : sources de courant ou de tension, lignes de transmission sans ou avec pertes, divers types d'éclateurs, POS , divers types de charges dont un modèle de feuille cylindrique implosée (z-pinch).

Ce dernier modèle correspond alors à la description 0D d'un z-pinch: un courant $I$ pousse un conducteur cylindrique idéal de masse $m$. Ceci conduit à l'accélération

$$\index{équation!d'un z-pinch 0D} a(t) = \frac{\mu_0}{4 \pi} \frac{ I^2(t)}{r(t)} \frac{l}{m}$$

La vitesse à un instant $t$ est la somme de la vitesse à l'instant précédent et de l'accélération à l'instant courant multipliée par le pas de temps. L'inductance vue par le générateur est tout simplement l'inductance d'un cylindre de rayon externe $r_0$ et de rayon interne au temps $t$, $r_t$.

La simulation de l'implosion d'un pinch (ou d'un liner de compression de flux) n'est pas bonne au niveau du calcul de l'énergie rayonnée, alors que la chronologie de l'implosion n'est pas si mauvaise (voir 3.1.2.1). Il n'est donc pas réellement possible d'utiliser ce code pour prédire un résultat expérimental, mais il est par contre tout à fait adapté à la recherche d'un point de fonctionnement intéressant d'où commencer une étude et une optimisation plus détaillée. De plus, ce code possède une modélisation très fine et très bonne du générateur Z , donc il peut être utilisé pour prédire les courants injectés dans des charges en fonction de leur inductance.

On utilisera donc Screamer pour lancer une optimisation grossière des paramètres géométriques du schéma, ainsi que pour calculer les courants injectés par le générateur dans une configuration optimisée, définie par son inductance.