Dans un Actes de l'Académie nationale des sciences ( PNAS ) Article "Special Feature" publié en ligne le 26 juin, Des chercheurs du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) et de l'Université du Michigan ont rendu compte d'expériences et de techniques récentes conçues pour améliorer la compréhension et le contrôle des instabilités hydrodynamiques (fluides) dans des environnements à haute densité d'énergie (HED) tels que ceux qui se produisent dans les implosions de fusion par confinement inertiel sur le Installation nationale d'allumage (NIF).

Cet article décrit quatre domaines de recherche HED qui se concentrent sur les instabilités de Rayleigh-Taylor (RT), qui surviennent lorsque deux fluides ou plasmas de densités différentes sont accélérés ensemble, avec le fluide plus léger (densité plus faible) poussant et accélérant le fluide plus lourd (densité plus élevée).

Ces instabilités peuvent dégrader les performances d'implosion du NIF car elles amplifient les défauts de la cible ainsi que les perturbations causées par des caractéristiques techniques telles que les "tentes" utilisées pour suspendre la capsule cible dans le hohlraum et le tube de remplissage qui injecte le carburant de fusion dans la capsule.

Inversement, RT et son analogue de choc, l'instabilité de Richtmyer-Meshkov, sont observés lorsque des explosions stellaires (supernovae) éjectent leur matériau de base, comme le titane, fer et nickel, dans l'espace interstellaire. Le matériau pénètre et dépasse les enveloppes externes des éléments plus légers de silicium, oxygène, carbone, l'hélium et l'hydrogène. En outre, un régime unique d'écoulement plastique à l'état solide HED et d'instabilités hydrodynamiques peut se produire dans la dynamique de la formation planétaire et des impacts d'astéroïdes et de météores.

Les PNAS l'article présente des résumés d'études d'un large éventail d'instabilités HED RT qui sont pertinentes pour l'astrophysique, science planétaire, dynamique d'impact hypervitesse et fusion par confinement inertiel (ICF).

Les chercheurs ont déclaré que les études, tout en visant principalement à améliorer la compréhension des mécanismes de stabilisation dans la croissance RT sur les implosions NIF, offrent également « des opportunités uniques d'étudier des phénomènes qui ne peuvent généralement être trouvés qu'en astrophysique des hautes énergies, l'astronomie et les sciences planétaires, " comme l'intérieur des planètes et des étoiles, la dynamique de formation planétaire, supernovae, sursauts gamma cosmiques et fusions galactiques.

Les expériences NIF HED peuvent générer des pressions allant jusqu'à 100 téapascals (un milliard d'atmosphères). Ces conditions extrêmes permettent de conduire des échantillons de recherche, ou compressé, aux types de pressions trouvées dans les intérieurs planétaires et les intérieurs des naines brunes (parfois appelées "étoiles ratées"). Ils se prêtent également à des études de l'évolution de la RT allant de chaud, plasmas denses et points chauds brûlants au centre des implosions ICF à relativement froid, matériaux à haute pression soumis à un écoulement plastique à l'état solide à une déformation et une vitesse de déformation élevées.

« Nous avons constaté que la résistance du matériau dans ces hautes pressions, état solide, les expériences d'écoulement plastique à haut débit sont importantes et peuvent réduire considérablement les taux de croissance de la RT par rapport aux valeurs classiques, ", ont déclaré les chercheurs. "Ces résultats sont pertinents pour la dynamique de formation planétaire à haute pression."

"Une considération intrigante, " ils ont ajouté, « est la possibilité d'utiliser ces résultats pour améliorer la résistance aux instabilités hydrodynamiques dans les conceptions avancées des implosions de capsules ICF. »