Les implosions de fusion par confinement inertiel (ICF) nécessitent des niveaux de symétrie très élevés afin d'atteindre les densités et températures élevées requises pour l'auto-échauffement induit par la fusion. Même des écarts de pourcentage par rapport à la symétrie sphérique parfaite peuvent entraîner des distorsions importantes de l'implosion et, en fin de compte, dégrader les performances de fusion.

À cette fin, des chercheurs du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) ont mené des travaux pour mieux comprendre pourquoi cela se produit. L'ouvrage a été publié en Lettres d'examen physique et a été présenté comme suggestion de l'éditeur.

Daniel Casey, Physicien du LLNL et auteur principal de l'article, a déclaré que le travail résume les observations d'asymétries de densité surfacique ensemencées par des asymétries d'épaisseur de capsule de carbone à haute densité (HDC), aider à éclairer l'une des principales causes d'une dégradation importante des implosions ICF au National Ignition Facility (NIF), le laser le plus énergétique au monde.

"Ces asymétries peuvent diminuer l'énergie disponible pour chauffer le hotspot et réduire le confinement de cette énergie, " dit Casey. " C'est comme serrer un ballon un peu plus fort d'un côté que de l'autre, à un moment donné, le ballon tentera d'évacuer les points faibles."

L'article révèle que de minuscules imperfections dans la capsule peuvent se transformer en d'énormes distorsions de l'implosion au pic de compression. En réalité, certaines expériences récentes décrites dans l'article montrent qu'une non-uniformité de niveau inférieur à un pour cent (environ 0,7 pour cent) de l'épaisseur de la capsule HDC peut atteindre des variations d'environ 25 pour cent de la densité surfacique du carburant et produire des vitesses de point chaud de l'ordre de 100 kilomètres par seconde.

"Ce résultat est significatif car si l'on connaît les causes de ces asymétries dans les implosions ICF, nous sommes mieux en mesure de les prévoir et de comprendre leur impact, " Casey a dit. " Peut-être le plus important, si nous connaissons les causes, nous pouvons travailler à les corriger."

Le travail a été réalisé en radiographiant les capsules pré-tirées avant l'expérience pour déterminer le niveau de non-uniformité. Ensuite, une fois l'expérience terminée, l'équipe a recherché des signes d'asymétrie dans la vitesse résiduelle du point chaud et l'asymétrie de la densité surfacique de la coquille observées.

"Ce travail a été rendu possible en partie par les progrès réalisés dans le diagnostic de l'asymétrie d'implosion grâce à l'observation de la vitesse du point chaud en utilisant la spectrométrie neutronique, " a déclaré Casey. " Parallèlement aux progrès dans la mesure de la non-uniformité de la coque grâce aux anisotropies d'activation des neutrons.

"C'est comme l'analogie du ballon qui est pressé plus fort d'un côté, si nous trouvons que la vitesse du point chaud est très élevée dans une certaine direction et alignée avec une non-uniformité significative de la coque, nous savons que certains aspects de l'implosion n'étaient pas suffisamment symétriques, " expliqua Casey. " Alors la question devient " pourquoi cette direction ? " "

L'équipe a ensuite cherché à comparer les radiographies pré-tirées de la capsule à la vitesse du point chaud. Ils ont constaté que les variations d'épaisseur de capsule déduites des radiographies sont souvent corrélées à la fois en direction et en amplitude. Cela suggère fortement que les non-uniformités de la coque sont au moins l'une des principales causes d'asymétrie diagnostiquée par la vitesse du point chaud.

Casey a déclaré que la compréhension et l'amélioration des performances des implosions ICF est une partie importante de la recherche du laboratoire sur le NIF.

"Maintenant que nous avons trouvé que la non-uniformité de la coque HDC est une dégradation importante des performances d'implosion, nous travaillons à augmenter la précision de notre métrologie des coques et aussi à améliorer la fabrication des HDC pour produire des coques plus homogènes, " il a dit.