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H/F Doctorant(e) modélisation multi-échelles de l'influence de la transition du solide au plasma dans le contexte de la fusion par confinement inertiel

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Informations générales

Référence : UMR5107-SOPHEU0-021
Lieu de travail : TALENCE
Date de publication : vendredi 24 juillet 2020
Nom du responsable scientifique : Guillaume DUCHATEAU
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2020
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Afin d'optimiser l'implosion de la cible de deutérium-tritium, l'impulsion laser est mise en forme spatialement et temporellement, no-tamment par une pré-impulsion d'une centaine de picosecondes et d'intensité de quelques centaines de TW/cm2. Cependant, cette dernière introduit des inhomogénéités spatiales à la surface et en volume de la cible, dues au comportement solide initial de la matière. Ces empreintes générées parla pré-impulsion vont dégrader la symétrie de la cible lors de son implosion, et donc diminuer l'efficacité du confinement inertiel. A l'heure actuelle, les codes de calcul hydrodynamique dédiés à la modélisation de la fusion inertielle, supposant un état plasma dès le début de l'interaction, sont incapables de rendre compte des observations expérimentales. L'objectif de la thèse est d'introduire le comportement solide initial dans un code d'hydrodynamique et d'effectuer des études.

Un modèle quantique décrivant la transition du solide au plasma dans ce contexte a récemment été développé au CELIA. Le premier objectif de la thèse est d'introduire ce modèle dans un code macroscopique dédié incluant la propagation laser et l'hydrodynamique. Une fois ce développe-ment numérique réalisé, le(la) doctorant(e) effectuera des simulations numériques afin d'étudier l'influence de cette transition de phase initiale sur la dynamique ultérieure de la cible. Deux aspects seront en particulier considérés. Le premier concerne le temps de formation et la vitesse du premier choc généré par le laser. Le second concerne l'influence de l'état solide initial du point de vue op-tique. En effet cet état étant transparent, une certaine quantité du rayonnement sera transmise au centre de la cible ce qui peut pré-chauffer le combustible et ainsi rendre inefficace le schéma de confinement inertiel. Le(la) doctorant(e) quantifiera cet effet et étudiera son influence sur l'efficacité de la technique de confinement inertiel. Enfin, en étudiant l'influence des paramètres laser, le(la)doctorant(e) proposera des solutions pour conserver au mieux la symétrie de la cible. Les modèles développés seront validés par comparaison à des résultats expérimentaux. Le(la) doctorant(e) aura la possibilité d'effectuer un séjour de plusieurs mois au LLE à Rochester pour collaborer sur cette thématique.

Contexte de travail

Le laboratoire CELIA développe des études sur différents schémas de fusion inertielle par laser avec l'objectif de proposer une solution efficace pour la production d'énergie. Les travaux théoriques et numériques sont soutenus par des expériences menées par des chercheurs du laboratoire auprès des grands lasers en France (Laser MégaJoule au CEA/CESTA) et à l'étranger (Laser Omega au Laboratory for Laser Energetics (LLE) à Rochester, USA).

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