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Résumé

Afin de démontrer la faisabilité d'une source de rayonnement X intense pour la France, le Centre d'Études de Gramat (CEG ) explore un certain nombre de voies technologiques. Le projet SYRINX étudie les possibilités offertes par les hautes puissances pulsées (HPP ) pour des applications de compression isentropique, de cavités à hautes températures (hohlraum) et de durcissement (rayonnement X entre $1$ et $10 \, \mathrm{keV}$).

La charge employée à la production de rayonnement est un Z-pinch, c'est à dire un cylindre de plasma implosé par un courant électrique, permettant la conversion de l'énergie électrique du générateur en énergie interne puis en rayonnement. Un optimum de puissance rayonnée est atteint pour un courant électrique intense délivré pendant un temps bref.

Il est donc nécessaire de disposer d'un étage d'amplification de la puissance électrique permettant d'atteindre des courants de l'ordre de $10 \, \mathrm{MA}$ en une centaine de nano secondes. Les générateurs habituels utilisent des lignes de compression d'impulsion ou bien des commutateurs à plasma.

Une autre possibilité, appelée compression de flux magnétique, est l'objet de ce travail. Elle a permis de comprimer l'impulsion de $100 \, \mathrm{ns}$ du générateur Z des Sandia National Laboratories en une impulsion de $40 \, \mathrm{ns}$ et l'impulsion de $1 \, \mathrm{\mu s}$ du générateur ECF du CEG en une impulsion de $100 \, \mathrm{ns}$. Le dimensionnement du compresseur doit prendre en compte le générateur l'alimentant en amont ainsi que le type de charge en aval.

Cette voie offre l'avantage d'un temps caractéristique d'implosion inférieur à la micro seconde et évite alors un grand nombre de problèmes posés par les compresseurs de flux à explosifs.

Ce travail a consisté tout d'abord à paramétrer des codes numériques divers (codes circuit, codes plasma ...) afin de les adapter à la problématique de la compression de flux. Les outils numériques ainsi mis au point ont ensuite servi aux dimensionnements d'expériences, réalisées sur les générateurs Z et ECF , qui ont permis d'atteindre $5 \, \mathrm{Mbar}$ sous choc et plus de $2 \, \mathrm{Mbar}$ en compression isentropique ainsi qu'une température de cavité voisine de $110 \, \mathrm{eV}$. Les enseignements issus de l'interprétation des tirs ont été confrontés à notre compréhension du système et des charges employées. Enfin, ceci a permis d'améliorer les outils numériques et d'optimiser le concept.

Le travail réalisé doit permettre d'extrapoler le concept à un générateur de rayons X intenses de la classe $60 \, \mathrm{MA}$.

Mathias.Bavay_at_ingenieurs-supelec.org - juillet 2002