Transport de faisceau intense d'ions lourds dans un gaz moleculaire. Application a la fusion inertielle par particules chargees

par JEAN-LUC VAY

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Claude Deutsch.

Soutenue en 1996

à Paris 7 .

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  • Résumé

    Une des propositions qui parait actuellement bien placee pour resoudre les nombreux problemes lies a l'energie (ressources, securite, pollution, ) est la fusion inertielle par ions lourds. Cette approche consiste a produire des reactions de fusion en comprimant brutalement une bille de deuterium et de tritium par bombardement de faisceaux intenses d'ions lourds. Un des problemes cles de la fusion inertielle par ions lourds est la propagation finale du faisceau dans la chambre de reaction a travers un gaz moleculaire flibe (lif + bef#2) ou un faisceau tres intense de 10 ka doit focaliser sur une bille de quelques millimetres de diametre. Tandis que l'epluchage en electrons des ions du faisceau par collision avec le gaz flibe tend a augmenter la charge d'espace, et donc a defocaliser le faisceau, l'ionisation du gaz par le faisceau produit des electrons libres qui vont neutraliser la charge du faisceau, ce qui favorise sa focalisation. Deux codes de simulation numerique bpicrz (2d) et bpic3d (3d) utilisant les methodes de particle-in-cell et de monte-carlo-collision ont ete developpes, necessitant la mise au point de nouvelles techniques numeriques : absorption des ondes electromagnetiques aux parois sans correction supplementaire pour le champ electrostatique, correction de l'erreur au theoreme de gauss par propagation et evacuation d'ondes d'erreurs avec un systeme d'equations de maxwell modifie, grille dynamique a champ auto-adaptatif suivant la convergence du faisceau, resolution d'equation elliptique sans calcul des valeurs aux limites a priori. Les programmes bpicrz et bpic3d ont ete appliques a l'etude de la propagation finale avec les parametres du projet americain hylife-ii et du projet russe de faisceau a charge compensee respectivement. Dans le premier cas, un balayage des sections efficaces d'ionisation du gaz et d'epluchage du faisceau indique, par comparaison avec un modele semi-analytique, une mauvaise neutralisation du faisceau par le plasma d'electrons libres. Dans le second cas, une bonne focalisation est obtenue avec une tache focale de 2,5 mm de rayon inferieure a la limite de 3 mm imposee pour l'ignition des reactions de fusion.


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Informations

  • Détails : 156 P.
  • Annexes : 62 REF.

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  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
  • Accessible pour le PEB
  • Cote : TS1996
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