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Le Laser Mégajoule
17 juin 2005
mardi 1er novembre 2005, par webmaster


Le Laser Mégajoule, ou LMJ, dont la construction a débuté en 2003 au Centre d’Etudes Scientifiques et Techniques d’Aquitaine sur la commune du Barp, au sud de Bordeaux, sera le plus puissant du monde. Si le LMJ est attendu pour la fin de la décennie, son prototype est entré en service en 2002.

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LIL : vue générale

Cette « ligne d’intégration laser » ou « LIL » prend place dans un bâtiment de 150 mètres de long qui accueillera 8 faisceaux lasers (le LMJ en comportera 240). C’est ce prototype que les ingénieurs du CNAM ont pu découvrir le 17 juin dernier.

Le LMJ, est un élément essentiel du programme Simulation, destiné à assurer la pérennité de la dissuasion après l’arrêt définitif des essais nucléaires. La construction de ce laser est l’aboutissement de la longue expérience du CEA/DAM dans le domaine des lasers de puissance. Elle fait intervenir les plus grands industriels du domaine. Son exploitation entraînera le développement, dans son environnement proche d’un tissu technologique spécialisé, générant des recherches et développements dans le domaine de l’optique, des lasers et des plasmas Enfin, le Laser Mégajoule sera ouvert à la communauté scientifique nationale et internationale, constituant ainsi un lieu privilégié de collaborations et d’échanges.

Garantir la fiabilité et la sureté des armes

La France a signé et ratifié le Traité d’interdiction complète des essais nucléaires (Tice) après avoir mené à son terme une ultime campagne d’essais. S’étant ainsi engagée à ne plus tester, même à faible énergie, les armes de la dissuasion, elle devait néanmoins se donner les moyens d’en assurer la pérennité et d’en garantir la fiabilité et la sûreté. C’est l’enjeu du programme Simulation.

Le Laser Mégajoule (LMJ) est un élément clé du programme Simulation. Il permettra de valider certains modèles physiques dans des conditions de température et de pression jusqu’à présent inaccessibles en laboratoire. Ces conditions sont proches de celles rencontrées lors de la phase de fonctionnement nucléaire des armes.

Un soleil en laboratoire

La réaction de la fusion dégage beaucoup d’énergie : c’est elle qui fait briller le Soleil et étoiles, et qui se produit lors du fonctionnement des armes de dissuasion. Mais pour l’obtenir, il faut d’abord apporter à ces atomes une énergie suffisante, en une fraction de seconde. Pour cela les équipes du CEA ont choisi un outil : le laser.

Les expériences les plus caractéristiques portent sur l’étude de l’implosion d’un micro-bille contenant une quantité infime de matière de la famille de l’hydrogène, dans des conditions suffisantes pour déclencher quelques réactions de fusion. Des réactions du même type ont lieu au cœur des étoiles telles que notre soleil.

Un laboratoire bien particulier

Dans une cavité en or de quelques millimètres de long, on place une micro-bille contenant quelques dixièmes de milligramme d’atomes de la famille de l’hydrogène : le deutérium (D) et le tritium (T). Les faisceaux laser convergent dans la cavité et sont absorbés par les parois qui jouent le rôle d’un four. Dans la micro-bille, la température et la pression augmentent jusqu’à atteindre les conditions pour la fusion. A ce stade, la matière est un mélange d’atomes, d’ions et d’électrons, c’est un plasma. Grâce à l’intense agitation thermique au centre de la micro-bille, les noyaux de même charge électrique de deutérium et de tritium, qui naturellement se repoussent, viennent au contact et se combinent dans un temps très court pour former un noyau d’hélium en libérant un neutron. En se produisant simultanément un grand nombre de fois, cette réaction libère un fort dégagement d’énergie

Du laser à la cible

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LIL : Instrumentation de la chambre d’expériences

Avec 240 faisceaux lasers regroupés en 60 « quadruplets », concentrés sur une cible de 2,5 mm de diamètre, placée dans une chambre de 10 m de diamètre ; elle-même située dans un hall d’expérience cylindrique de 60 m de diamètre et de 40 m de haut, au centre d’un bâtiment de plus de 300 m de long : le LMJ est un formidable amplificateur d’énergie lumineuse. Entre la lumière issue de la source laser, dont l’énergie est comparable à celle que l’on trouve dans les lecteurs de CD, et la chambre d’expérience, l’énergie aura été amplifiée de plus de mille milliards de fois.

Un prototype : la Ligne d’Intégration Laser

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La ligne d’intégration laser (LIL) est une installation prototype destinée à valider les choix technologiques retenus pour le Laser Mégajoule (LMJ).

Son bâtiment est achevé depuis 1998 et le premier faisceau laser a été obtenu début 2002.

La LIL est constituée d’une chaîne laser élémentaire du LMJ comportant huit faisceaux identiques.

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LIL : vue éclatée

Cet équipement sera le laser le plus puissant au monde jusqu’au démarrage du LMJ et de son équivalent américain, le NIF (National Ignition Facility).

Tous nos remerciements à l’équipe d’accueil du CEA.

Article réalisé par Thomas Nivière

d’après les notes de Mme. CATTAN et M. BENOIT

Références : www-lmj.cea.fr

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