Le projet ITER

4 - Planning

La phase de conception s'acheva en juillet 2001 par la remise du rapport final d'ingénierie détaillée. 

La phase de construction d'une durée de 8 à 10 ans débuterait en 2005 et 

le premiers plasmas d'ITER sont envisagés en 2015. La phase d'exploitation devrait durer un minimum de 2

Les exemples précédents illustrent les progrès considérables réalisés en physique, en technologie, ou encore sur l’image que l’on peut se faire aujourd’hui d’un réacteur de fusion électrogène. Ces résultats ont été obtenus sur plusieurs installations expérimentales « spécialisées » : la physique des plasmas performants sur des temps courts (quelques secondes) sur JET, la problématique des décharges longues (quelques minutes) sur Tore Supra, sans oublier les nombreuses avancées, en particulier sur les principes d’amélio­ration du confinement, obtenues sur l’ensemble des machines exploitées par la communauté européenne et internationale (tableau). Des réponses à la majorité des interrogations suscitées par les études sont apportées, mais de façon encore indépendante. La prochaine étape doit constituer l’intégration de tous ces résultats au sein d’une même installation : c’est le projet international ITER.

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Supraconducteur I T E R

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PInstallation d’Essais du Diverter I T E R Robot de Montage

 

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schéma d’un Tokamak. Particules et Chaleur Suivent les Lignes de Champs… 

les Collisions et la Turbulence génère du Transport transverse aux Surfaces Magnétiques.

La vue de Détail montre que les Lignes de Champs de 2 surfaces magnétiques différentes ont des taux d’enroulement différents

Dans un tokamak, particules et chaleur sont contrain­tes de se déplacer sur des surfaces virtuelles engen­drées par la topologie magnétique. Ces surfaces sont en forme de tores emboîtés . La direction parallèle est donnée par les lignes de champ magné­tique qui s'enroulent hélicoïdalement autour de ces surfaces. La direction transverse à ces lignes de champ sera par la suite repérée par l'indice ‘’^’’. Si l'on admet que le transport de matière et de chaleur est gouverné par un processus de marche au hasard dans la direction transverse, on peut le représenter par un coeffi­cient de diffusion c_^ exprimé en m²s^-1. Par ce processus aléatoire, la chaleur met un temps t_E pour parcourir la distance caractéristique sur laquelle le plasma doit être confiné. Cette distance correspond au rayon inté­rieur du tore a pour les tokamaks, de l'ordre du mètre. t_E est alors donné  ôt_E = a²/c_^ô Si le transport transverse de l'énergie dans les tokamaks n'était généré que par les collisions coulombiennes binaires, les machines actuelles auraient d'ores et déjà rempli les conditions nécessaires à la fusion

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Stabilité) : posée rigoureusement au centre, la bille sera en équilibre, mais la moindre perturbation d'amplitude même très faible suffira à lui faire dévaler la pente pour se rapprocher des parois. C'est l'instabilité linéaire. Lorsque le déplacement de la bille devient suffisamment grand (régime non linéaire), ce dernier est alors limité par les parois de la bouteille: c'est la saturation non linéaire.

 

De la théorie des instabilités... Les fluctuations turbulentes observées dans les machines à fusion naissent d'instabilités qui saturent non-linéairement. Le comportement d'une bille au fond d'une bouteille fournit une bonne image de la situation (figure 2c) : posée rigoureusement au centre, la bille sera en équilibre, mais la moindre perturbation d'amplitude même très faible suffira à lui faire dévaler la pente pour se rapprocher des parois. C'est l'instabilité linéaire. Lorsque le déplacement de la bille devient suffisamment grand (régime non linéaire), ce dernier est alors limité par les parois de la bouteille: c'est la saturation non linéaire.           

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PlasmaFusionSphérique

La majorité des instabilités excitées dans les plasmas de tokamaks sont des instabilités d'échange. Le mécanisme vient de ce que, dans les tokamaks, échanger un tube de flux ⁽¹⁾ de basse pression et un tube de flux de haute pression dégage de l'énergie: ce processus est donc instable, du fait de la propension de tout système physique à rechercher un état de minimum d'énergie. Dans sa version très simplifiée, cette insta­bilité est analogue à l'instabilité Rayleigh-Bénard en fluide, du nom des deux physiciens qui ont étudié expérimentalement et mis en équation le phénomène ^(2).

Considérons un fluide chauffé par le bas. Au fond du récipient, le liquide est plus chaud et donc plus léger que celui en surface. Il aura tendance à monter sous l'effet de la poussée d'Archimède, à la condition cependant que cette force parvienne à vaincre les forces visqueuses qui s'opposent à tout mouvement. S'établissent alors des rouleaux ou cellules de convection, qui assurent un transport de la chaleur beaucoup plus efficace que la conduction collisionnelle. Apparaissent ici deux ingrédients majeurs de l'instabilité: eue repose sur l'existence d'un gradient de température colinéaire à la gravité, et elle présente un seuil en gradient en deçà duquel le transport de la chaleur n'est pas turbulent. Ces deux caractéristiques se retrouvent dans les tokamaks, à la différence près que la gravité joue un rôle  négligeable dans le plasma magnétisé: la force de pesanteur s'exerçant sur les ions est typi­quement 10¹⁴ fois plus faible que la force de Lorentz due au champ magnétique B. C'est la topologie magnétique, et la courbure des lignes de champ et la décroissance du champ B de l'axe de symétrie du tore vers l'extérieur, qui joue ici un rôle analogue à la gravité dans l'instabilité Rayleigh-Bénard.

Le gradient de température est quant à lui inhérent au problème: le plasma de cœur avoisine les 100 millions de degrés, tandis que la température tombe à quelques centaines de degrés sur les parois de l'enceinte, à envi­ron un mètre de là. Dans la majorité des cas, ce gradient dépasse le seuil d'instabilité et donne naissance à un transport turbulent. Les cellules de convection ou vortex sont ici les iso-potentielles du potentiel électrique. Elles délimitent les couloirs d'advection de la matière et de la chaleur, de la même manière que les régions de basse et de haute pression gouvernent la force et la direction du vent en météorologie. Les vortex se développent sur une échelle spatiale typique de quelques rayons cyclotroniques ⁽³⁾ dans la direction radiale, soit quelques millimètres pour les ions. On conçoit que le temps déconfinement sera d'autant plus grand que cette distance restera petite par rapport à l'échelle de la machine, d'où l'intérêt de développer des tokamaks de grande taille. Ils évoluent en outre sur des fréquences caractéristiques allant du kilohertz à quelques centaines de kHz. Cette analogie avec Rayleigh-Bénard montre que la turbulence dans les plasmas de tokamak entretient un lien étroit avec celle des fluides non magnétisés. Cela permet entre autres à la communauté fusion de bénéficier des avancées d'une science déjà ancienne, l'insta­bilité Rayleigh-Bénard ayant été très étudiée à partir des années 80 en tant que paradigme de la transition vers la turbulence développée selon un schéma ana­logue à la transition vers le chaos. Mais les plasmas sont également plus complexes que les fluides classiques, ce qui leur confère une richesse supplémentaire

1-Tube de flux: volume microscopique virtuel, de forme tubulaire, qui entoure une ligne de champ magnétique.  

2-C'est également ce type d'instabilité, appelée alors Rayleigh-Taylor, qui perturbe la compression isotrope des billes de combustible en fusion inertielle   (3)Une particule de charge e et de masse m immergée dans un champ magnétique Ba un mouvement de giration autour d'une ligne de champ, dit Mouvement  cyclotronique, dont le rayon est  r_c = ^{mv^}/ _eB  ....  v_^ étant sa vitesse transverse au champ B    mouvement   

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Allumage par point chaud Il faut tout d'abord minimiser l'énergie déposée par le laser dans le mélange de DT. La compression demande relativement peu d'énergie: environ 15 à 40 kJ par mg, si elle est conduite de façon efficace. En revanche, atteindre la température requise pour initier la combustion nécessiterait une énergie beaucoup plus élevée: 1,1 MJ par mg. Afin de diminuer cette contrainte, seule une faible partie de la masse du combustible (10 à 20 mg) est portée à la température d'allumage. Cette "étincelle" à haute température appelée point chaud, confinée par le reste du combustible très dense qui l'entoure, pourra initier une combustion auto­entretenue, en "recapturerant" une fraction sensible de l'énergie de fusion dégagée, essentiellement celle véhiculée par les particules alpha émises.

 

Compression du combustible Dans ces conditions, l'énergie totale de compression et de chauffage du point chaud s'élève à environ 60 kJ. Cette énergie doit être communiquée au combustible en premier lieu sous forme d'énergie cinétique: la vitesse nécessaire d'implosion, de l'ordre de 400 km/s, néces­site une pression voisine de 100 mégabars (Mbar), soit 10.1012 pascals. Cette pression et cette vitesse peuvent être obtenues avec un laser de puissance et une cible adéquate faite d'une coquille composée d'une couche externe en plastique et d'une couche interne en DT sous forme de glace (voir Les microcibles cryogéniques, éléments clés des expériences de confinement inertiel sur le LM!). Lorsqu'un faisceau laser intense interagit avec une cible, un plasma est en effet formé sur sa surface par ablation, puis éjecté vers l'extérieur à grande vitesse. Par contre-réaction, une quantité de mouvement centripète (si la cible est sphérique) est transférée à la partie encore froide, processus que l'on peut appeler, par analogie, effet fusée. La pression engendrée est maximale au voisinage du front d'ablation. Elle est reliée à l'intensité du laser et à sa longueur d'onde par la loi d'échelle: ô P_Mbar = 40 (I _PW/cm2 / l_mm)^2/3 ô Cette loi indique que les courtes longueurs d'onde sont plus efficaces, à éclairement donné, pour induire de fortes pressions: une pression de 100 mégabars peut être obtenue avec un laser d'intensité voisine de 1015 W/cm2 pour une longueur d'onde de 0,35 micromètre. L'énergie laser nécessaire dépend du rendement hydro­dynamique de l'implosion induite par l'ablation. Un rendement de 5 % conduit, dans cet exemple, à une énergie de 1,2 MJ. Une mise en forme temporelle adéquate de l'impulsion laser peut permettre d'opti­miser le processus de compression (figure 2). D'autres paramètres doivent dans le même temps être opti­misés, en premier lieu la symétrie d'éclairement du micro ballon contenant le mélange de DT.

 

64 Figure 2. 

Lors de la compression du combustible, la loi de pression est obtenue au moyen d'une mise en forme temporelle de la puissance laser. 

Un palier initial de 10 térawatts en 4 nanosecondes (ns) crée un premier choc de 8 mégabars. Il est suivi d'une rampe douce qui amène 

à l'impulsion principale de 9,2 ns. On interrompt le laser et la coquille poursuit son vol jusqu'à la compression finale, obtenue vers 10 ns.

 

 Une symétrie d'éclairement parfaite L'exemple précédent suppose en effet une symétrie sphérique parfaite de l'échantillon et de son éclai­rement, car tout écart à la sphéricité diminuerait l'efficacité de la compression jusqu'à empêcher le point chaud d’apparaître. Le laser utilisé devra comporter un gd nb de faisceaux pour assurer la symétrie d’éclairement des spécif rigoureuses à 50m  pour maintenir les conditions propres d'ignition à 1%.

 

instabilités hydrodynamiques D'autres processus peuvent aussi empêcher d'obtenir les conditions de fusion: les instabilités hydrodyna­miques. L'implosion ablative décrite plus haut consiste à accélérer un milieu dense par un milieu moins dense (figure 3). Cette situation est analogue à celle d'un fluide lourd surmontant un fluide léger dans un champ de pesanteur. Cette configuration est par constitution instable (instabilité de Rayleigh-Taylor) et toute per­turbation de l'écoulement, relativement à la forme sphérique idéale, est amplifiée au cours du temps. La croissance est d'abord exponentielle, puis, dès que l'amplitude du défaut devient comparable à sa l­g d'onde, une saturation non linéaire de la crois­sance apparaît. Il faut, enfin, signaler que le phénomène d'ablation, qui est à l'origine du mouvement, tend à en tempérer le caractère instable. Les perturbations initiales sont dues à la rugosité des interfaces entre milieux et aux non-uniformités d'éclai­rement. Pour les minimiser, les cibles devront avoir des rugosités externes moyennes de 50 nanomètres et des rugosités internes (glace de DT) de 1 micromètre.

instabilités / interaction laser-plasma D'autres types d'instabilité peuvent également perturber les expériences de fusion. Ce sont les instabilités liées à l'interaction laser-plasma. En effet, comme on l'a vu, dès le début de l'éclairement, un plasma est créé par ablation. Durant toute la durée de l'éclairement ce plasma va interagir avec l'onde laser et pourra ainsi l'absorber. Pour des intensités laser modérées, le taux d'absorption varie de 60 % jusqu'à l'absorption totale, selon le matériau irradié. Aux fortes intensités (au-delà de 10¹⁵ W / cm2 pour une longueur d'onde de 0,35 mm), des instabilités plasma peuvent apparaître.

L'instabilité de filamentation pondéromotrice, par exemple, est déclenchée par la combinaison de surintensités (spatiales ou temporelles) de l'éclairement et de fluctuations locales de l'indice de réfraction du plasma. Elle conduit à une auto-focalisation de l'onde laser: la lumière se concentre en minces filaments préjudiciables à une uniformité d'éclairement.

De plus, le plasma, milieu compressible et conducteur, est le support d'ondes acoustiques ioniques et d'ondes électroniques. Sous certaines, conditions, ces ondes peuvent échanger de l'énergie avec l'onde laser et se coupler de façon résonnante. Il en résulte une rétro­diffusion d'une partie de l'énergie laser (ce sont les rétrodijfusions stimulées Brillouin et Raman) ainsi qu'une production d'électrons de haute énergie susceptibles de chauffer le combustible avant sa compression.Ces processus d'instabilité sont préjudiciables à l'absorption de l'énergie laser par la cible, aussi de nombreux travaux théoriques et expérimentaux y sont-ils consacrés. Ces travaux ont conduit à la conception de cibles robustes vis-à-vis de l'apparition de ces instabilités, ainsi qu'au développement de techniques propres à éviter l'apparition de surintensités laser (lissage).

 

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En (a), état thermodynamique du front d'ablation au moment de raccélération de la coquille. 

Dans la zone hachurée, le produit des gradients de densité p et de pression P est négatif (ligne rouge): cette zone est soumise à l'instabilité de Rayleigh-Taylor. 

En (b), représentation de la modulation de densité obtenue dans une simulation numérique d'implosion où on prend en compte l'empreinte laser. 

On peut observer le développement non linéaire de l'instabilité.

 

Attaque directe ou indirecte ? Dans la description précédente, on a considéré l'inter­action directe entre l'onde laser et le micro ballon contenant le combustible DT: il s'agit du schéma dit d'attaque directe (figure 4a). Un autre schéma existe, qui présente plusieurs avantages mais aussi quelques inconvénients: c'est le schéma dit d'attaque indirecte (figure 4b). Il consiste à diriger les faisceaux lasers sur les parois internes d'une enceinte en or (la cavité) afin d'y produire du rayonnement X Au centre de l'enceinte est disposé le microballon contenant le combustible de DT. Le rayonnement X créé est confiné dans la cavité comme dans un four et se trouve fina­lement proche d'un rayonnement de corps noir à une température de l'ordre de 300 eV (ou 3,5 millions de kelvins). Il est capable, au même titre que le rayon­nement direct du laser, de produire l'implosion abla­tive d'un microballon sphérique avec, cette fois, une meilleure uniformité d'éclairement et un rendement hydrodynamique accru. Il induit aussi une vitesse d'ablation plus élevée, ce qui réduit sensiblement la croissance des instabilités hydrodynamiques. Les physiciens de la Direction des applications militaires du CEA considèrent ce schéma comme le chemin le plus sûr pour obtenir la fusion thermonucléaire avec des gains supérieurs à l'unité. S'il est bien adapté à une utilisation expérimentale, en particulier dans le cadre du programme Simulation, son faible rendement (en termes d'énergie transmise au combustible) le rend peu approprié à une future production d'énergie à partir de laser. Il pourrait devenir compétitif avec d'autres générateurs comme les faisceaux d'ions lourds.

 

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Schémas d'attaque directe (a) et indirecte (bl. 

Dans le premier cas, les faisceaux laser interagissent directement avec la cible. 

Dans le second, ils interagissent avec les parois de la cavité cylindrique contenant le microballon. 

Les parois émettent un rayonnement X (en jaune) qui interagit à son tour avec ce microballon.

 

Les acquis de l'expérience et de la simulation La fusion par confinement inertiel par laser bénéficie maintenant, en particulier depuis une dizaine d'an­nées, d'un acquis expérimental très important. L'attaque directe a surtout été étudiée aux États-Unis à l'Université de Rochester, qui possède actuellement le laser Omega (60 faisceaux pour 40 kJ délivrés sur cible), et au Japon, à l'Université d'Osaka, qui possède le laser Gekko 12 (12 faisceaux pour 15 kJ délivrés sur cible). L'attaque indirecte a également été beaucoup étudiée aux États-Unis à l'aide des installations du laboratoire de Livermore (en particulier avec le laser Nova, qui comportait 10 faisceaux de 3 kJ) et en France avec le laser Phébus du CEA (2 faisceaux de 3kJ) installé à Limeil. Tous ces travaux expérimentaux ont permis de reproduire et de mieux comprendre les nombreux, phénomènes qui interviennent dans la fusion par confinement inertiel selon l'un ou l'autre schéma: interaction laser plasma, ablation laser ou X, thermalisation du rayonnement en cavité, symétrie d'irradiation, implosion, etc. Cependant, ces phénomènes, ou du moins plusieurs d'entre eux, ne pourront être expérimentés à l'échelle convenable pour réaliser la fusion qu'avec une installation laser ayant les performances adéquates en énergie, puissance et précision. Deux installations de cette dimension sont actuellement en construction dans le monde: le laser Mégajoule (LMJ) en France au Centre d'études scientifiques et techniques d'Aquitaine du CEA et le NIF (National Ignition Facility) à Livermore aux États-Unis.

Parallèlement à l'expérimentation laser, la simula­tion numérique permet d'analyser par le calcul le fonctionnement des futures cibles qui permettront de réaliser la fusion par confinement inertiel. Cette simulation a pour base la modélisation mathéma­tique des phénomènes physiques qui entrent en jeu, Ces modèles sont ensuite traduits en algorithmes qui sont couplés entre eux et rassemblés dans de grands "codes" de calcul. Il existe au CEA/DAM - Île de France (à Bruyères-le-Châtel) une expertise dans la simulation des systèmes complexes, acquise depuis de nom­breuses années, qui s'appuie sur la puissance de calcul de la machine Tera (téraflops crête) installée dans le cadre du programme Simulation. Grâce à ces   moyens, les physiciens de ce laboratoire réalisent des simulations d'expériences fusion inertielle en deux ou trois dimensions d'espace  (figure 5). Ces simulations sont intégrées dans la mesure où elles prennent en compte simultanément tous les mécanismes qui interviennent dans les cibles, depuis l'interaction laser-plasma jusqu'au rendement thermonucléaire du combustible.

 

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.SimuLation de l'implosion d'un microballon dans une cavité d'attaque indirecte décrite par un maillage lagrangien bidimensionnel 

(fin d'implosion!. Ce type de simulation a permis de reproduire des expériences de symétrie d'irradiation en cavité.

 

Réacteur à fusion inertielle? Au-delà de l'étape essentielle que constituera la réali­sation de l'ignition, il faudra aussi réfléchir à ce que serait un réacteur utilisable et rentable et répondre à des questions clés: produire 1 GW électrique deman­dera un laser capable de délivrer à chaque seconde dix impulsions de 5 MJ chacune, avec un rendement total, vis-à-vis de l'énergie électrique consommée, meilleur que 10 %. L'énergie des neutrons de 14 MeV produits devra être convertie en électricité avec un rendement supérieur à 30 %. Enfin, sur la base du coût actuel du GWh, les échantillons de DT devront être produits à un coût inférieur à 1 euro chacun. Des défis technologiques importants doivent donc être relevés. Les premiers neutrons thermonucléaires produits par laser ont été obtenus à la fin des années 1960 par les équipes du CEA, au centre d'études de Limeil ­Valenton. Presque cinquante ans plus tard, on projette de réaliser des implosions où, pour la première fois, l'énergie thermonucléaire produite sera supérieure à l'énergie laser investie. Ces résultats ouvriront la voie aux études pour le développement d'un réacteur à fusion inertielle.

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La chambre d'expériences du laser National Ignition Facility (NIFI américain. équivalent du laser Mégajoule français

Le laser Mégajoule: l'outil par excellence La physique fusion par confinement inertiel par laser dicte les principales caractéristiques du laser Mégajoule [LMJ], en construction sur le site CEA du Cesta, près de Bordeaux, De nombreux défis technologiques ont dû être relevés.

 

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Maquette d'implantation chambre d'expérience et répartition des faisceaux laser (50% d'entre eux) dans le bâtiment LMJ,

 

Tel qu'il est décrit plus haut, le processus d'obten­tion par laser de la fusion d'une microcible de DT impose au laser des caractéristiques dictées par la physique de la fusion. Il faut ainsi disposer d'une énergie de l'ordre de 1,8 mégajoule et d'une puissance de plusieurs centaines de térawatts (TW) àla longueur d'onde de 351 nanomètres. De plus, pour assurer un éclairement homogène de la cible, la précision de pointage des faisceaux lasers doit être inférieure à 50 micromètres (mm). Autant de caractéristiques que doit prendre en compte le fonctionnement du LMJ .

 

Le matériau laser : un choix incontournable L'expérience accumulée au CEA avec la mise en œuvre des lasers de grande énergie Phébus et Octal ont imposé naturellement le choix du matériau laser pour délivrer l'énergie requise: du verre au phosphate dopé avec des ions de néodyme Nd^3+. C'est le seul matériau que l'on sait fabriquer en grande quantité avec la qualité requise et qui peut délivrer l'énergie laser souhaitée. L'ion Nd^3+, porté dans un état électro­nique excité, émet une lumière laser à la longueur d'onde de 1053 nm qui, par conversion de fréquence, permet d'atteindre la longueur d'onde souhaitée de 351nm, L'énergie laser qu'il est possible d'extraire par unité de volume du matériau verre/Nd³⁺ (quelques joules/ litre) impose les dimensions des pièces optiques dont il faut maîtriser la fabrication, la mise en œuvre et l'utilisation. De plus, la tenue au flux laser de ces pièces est limitée à quelques joules/ cm2. Au-delà, elles sont endommagées ou détruites. Les dimensions du faisceau laser, pour une énergie donnée, doivent être fixées en conséquence. C'est en prenant en compte ces contraintes technologiques et les conditions physiques imposées par le mécanisme de fusion par confinement inertiel que le laser LMJ a été conçu, Il est constitué d'un ensemble de 240 faisceaux lasers délivrant chacun une énergie de 7,5 kJ à 351nm, énergie répartie uniformément en un faisceau de section carrée (40 x 40 cm).

 

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Deux cent quarante faisceaux pour éclairer la microcible Pour en simplifier la gestion simultanée, les 240 faisceaux; qui doivent avoir la même énergie et arriver en même temps (à mieux que 15 picosecondes) sur l'échantillon, sont transportés et focalisés sur la cible par groupes de quatre (quadruplets). Dans le bâtiment LMJ, ces lignes sont réparties dans quatre salles disposées de part et d'autre de la cham­bre d'expérience contenant la microcible. Pour assu­rer la stabilité de l'ensemble et minimiser les problèmes de vibrations, les murs du bâtiment sont découplés des sols. Les huit faisceaux de chaque ligne laser sont regrou­pés en deux quadruplets. Chacun de ces quadruplets est dirigé sur l'échantillon à l'aide de miroirs de transport. Les deux trous (diamètre d'environ 300mm) de la cavité cylindrique contenant la microcible laissent chacun passer 120 faisceaux. Pour assurer la symétrie d'éclai­rement, les quadruplets sont répartis selon une symé­trie conique et regroupés par paquets de 10 sur trois cônes d'angles aux sommets différents. 

 

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De quoi est constitué un faisceau? Un grand nombre d'éléments optiques est nécessaire pour constituer un faisceau laser délivrant une éner­gie de 7,5 kJ à 351nm en un temps de quelques nano­secondes (figure 6). Les différents éléments peuvent être regroupés en trois parties qui regroupent trois fonctions essentielles.

Mise en forme du faisceau laser

C'est la fonction qui donne au faisceau le profil temporel et la répartition spatiale d'énergie souhaitée. Les expériences prévues nécessitent de fournir des profils temporels extrêmement variés à l'intérieur d'une plage s'étendant de la centaine de picosecondes à environ 25 nanosecondes. De plus, l'énergie doit être répartie uniformément dans une section carrée. Ces profils, spatial et temporel, sont obtenus à l'aide de deux éléments fondamentaux appelés la source laser et le module pré-amplificateur (MPA) qui constituent le "pilote" d'un faisceau laser. La source laser est un oscillateur laser miniature qui délivre une énergie de 1 nanojoule. Cette source utilise les technologies bien éprouvées de télécommu­nication par fibres optiques. Sa stabilité est le point crucial: la longueur d'onde d'émission est fixée à 1053 nm à mieux que ± 5 picomètres. C'est dans cette source qu'est effectuée la mise en forme temporelle, ajustable à la demande entre quelques centaines de picosecondes et 25 nanosecondes. L'impulsion issue de la source laser est injectée dans le module préamplificateur pour porter l'énergie disponible à quelques centaines de mJ (soit un facteur d'amplification d'environ »10⁹). C'est dans ce module qu'est effectuée et contrôlée la répartition d'énergie sur une surface carrée de 4 x 4 cm. Une valve optique adressable (300 x 300 pixels) permet, en chaque point du faisceau, de fixer l'intensité afin d'assurer son uniformité spatiale

 

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Allers.retours du faisceau laser dans la section amplificatrice. Les différentes couleurs visualisent le trajet à chaque passage

 

Amplification du faisceau C'est dans la section amplificatrice (SA) qu'est injec­tée l'énergie issue du MPA pour la porter à 18 kJ. Cette impulsion traversera quatre fois deux ensembles de plaques amplificatrices à verre Nd³⁺ (40 x 80 x 4 cm). Ces plaques stockent de l'énergie lumineuse fournie par des lampes à éclairs. A chaque traversée, le fais­ceau laser prend une partie de cette énergie. Le gain en énergie de chaque plaque et à chaque passage est de 1,25, Entre les deux ensembles de plaques, des len­tilles focalisatrices associées à un diaphragme (trou de filtrage spatial) éliminent d'éventuels faisceaux parasites. A la suite des deux ensembles de plaques est disposé un miroir réfléchissant (Ml) qui rend pos­sible les quatre passages par multiplexage angulaire (figure 7). Ce miroir est du type adaptatif: sa surface est déformable (contrôlée par des pousseurs piézo­électriques) et permet de corriger d'éventuels défauts de la surface d'onde du faisceau. Une des originalités des faisceaux lasers du LMJ est la possibilité d'effectuer les quatre passages dans une même plaque amplificatrice (figure 7). Cela per­met de diminuer le nombre de plaques nécessaires, d'augmenter le rendement global du laser en extrayant

 

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chambre d'expérience de la LlL en cours d'équipement, Les premières expériences sont prévues pour le courant de 2004,

 

Conversion de fréquence et focalisation du faisceau Le changement de fréquence est assuré par des cris­taux de KDP (dihydrogénophosphate de potassium). Ces cristaux biréfringents ont la propriété, dès que l'intensité du laser est importante (on parle de régime non linéaire), de permettre avec une bonne proba­bilité à des couples de photons de fusionner et d' addi­tionner leur énergie pour donner naissance à un seul photon d'énergie somme. Deux cristaux sont néces­saires. Le premier double la fréquence du faisceau à 526,5nm avec un rendement d'environ 50%. En faisant interagir dans un second cristal l'onde rési­duelle à 1053 nm et l'onde à 526,5nm, une onde de fréquence triple à 351nm est obtenue avec un rendement d'environ 60 %. Les ondes (à 1.053 - 526,5 et 351nm) se propagent alors ensemble. Il faut les séparer spatialement pour que seule l'onde à 351 nm atteigne l'échantillon. C'est un réseau de diffraction qui assure cette fonction. De typé holographique, ce réseau est conçu pour réaliser à la fois la séparation spectrale et la focalisation du faisceau laser sur l'échantillon. Caractéristique, qui évite l'usage d'une lentille focalisatrice et diminue le nombre de pièces optiques pouvant être endommagées, est une des originalités du laser LMJ.

 

La chambre d'expérience La microcible à étudier sera disposée au centre d'une chambre d'expérience sphérique maintenue sous vide. D'une épaisseur de 10 centimètres, recouverte d'un béton neutrophage de 40 cm d'épaisseur et d'un diamètre de 10 mètres pour un poids de 90 tonnes, elle sera abritée dans un bâtiment de 50 mètres de hauteur (35 m hors sol) pouvant contenir l'Arc de triomphe. Des fenêtres transparentes à 351 nm, disposées le long des méridiens, permettent l'entrée des faisceaux. Tout autour de la chambre seront installés les dispositifs de diagnostic qui mesureront et transmettront à un système informatique les données expérimentales obtenues. La cible devra être positionnée au centre de la chambre avec une précision de ± 5mm et maintenue à moins de 20 K avec une stabilité thermique inférieure au millième de kelvin. C'est incontestablement un défi techno­logique que relèvera le laser LMJ en assurant une telle précision sur un bâtiment de quelque 300 mètres de long et après un parcours optique des 240 faisceaux laser de plusieurs centaines de mètres.

 

La Ligne d'intégration laser pour prototype Plutôt que de se lancer directement dans la construction du LMJ et de ses 240 faisceaux, il a été décidé de construire un prototype afin de valider les choix technologiques et optimiser les performances en termes de coût et de maintenance. Sous le nom de LlL, la Ligne d'intégration laser (LlL) reproduira deux des soixante quadruplets du laser LMJ et comportera donc un ensemble de huit faisceaux. Chacune des fonctions nécessaires au LMJ se retrouve dans ce prototype. Un premier faisceau a été entièrement équipé et a donné les performances prévues et même au-delà, puisque le 4 avril 2003 une énergie de 9 kilojoules a été obtenue à 351nm après conversion de fréquence. Un quadruplet complètement équipé courant 2004 permettra le démarrage des premières expériences. Les autres Faisceaux seront Progressivement montés

 

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Coupe Bâtiment LMJ

 

Microcibles cryogéniques, éléments de confinement inertiel LMJ Le contraste entre la dimension impressionnante des chaînes lasers du LMJ et la taille minuscule des cibles de confinement inertiel sur lesquelles elles convergent. Ces microcibles sont également des concentrés de haute technologie                             

Les cibles du laser Mégajoule (LMJ) doivent être conçues pour amener une très faible quantité de mélange fusible DT dans des conditions de densité et de température telles que les réactions de fusion thermonucléaire puissent s'amorcer. Leur proces­sus de fabrication prend donc en compte les contrain­tes associées à l'obtention de ces conditions. Dans le schéma d'irradiation en attaque indirecte retenu (figure 8), les 240 faisceaux du LMJ seront focalisés sur la paroi interne d'une cavité de conver­sion cylindrique en or de quelques dizaines de micro­mètres d'épaisseur, pourvue à ses extrémités de deux ouvertures pour le passage des faisceaux laser. L'interaction laser-matière au niveau de la paroi produit une émission intense de rayons X qui vont comprimer et chauffer un microballon en polymère amorphe hydrocarboné (ou deutéré) d'environ 2 mm de diamètre et 0,2 mm d'épaisseur. Celui-ci, main­tenu au centre géométrique de la cavité, contient le mélange DT fusible, solidifié à très basse tempéra­ture (environ 18 kelvins, soit - 255°C). La géométrie et les conditions de mise en oeuvre sont donc très contraignantes. La précision de réalisation des différentes pièces et des assemblages sont par ailleurs excessivement sévères, de l'ordre du pour mille au pour cent mille en fonction des éléments.

  Elles imposent donc le développement et la mise en œuvre de technologies très sophistiquées. Depuis 1996, la recherche et le développement ont fait d'énormes avancées dans quatre domaines princi­paux: le microballon lui-même, les équipements cryogéniques destinés à remplir les cibles, la qualité de la couche de DT solide déposé sur la paroi interne du micro ballon et l'édifice cible cryogénique dans son ensemble

 71.Micro cible Inertielle

Cible pour fusion par confinement inertiel en attaque indirecte (a) 

Ensemble du dispositif Cavité Cryogénique de Conversion (b)Edifice de la Cible

 

Le microballon en CHx   Le conteneur du mélange fusible est un microballon en hydrocarbures (CHx), dopés de manière parfaitement homogène à 0,4 % de 

germanium. Ses défauts géométriques sont inférieurs à un dix-millième, et sa rugosité interne et externe est inférieure à 50 nm. Pour obtenir un tel résultat, chacune des étapes de la synthèse doit être parfaitement contrôlée. Les micro ballons en CHx sont élaborés suivant la technique dite du "mandrin dépolymérisable", qui comporte plusieurs étapes

 

72-Mandrin dépolymérisable

Étapes de la synthèse des microballons par La technique du "mandrin dépolymérisable

 

 Un mandrin sphérique en poly-alpha-méthyl styrène (PAMS) est d'abord réalisé selon des techniques de micro­encapsulation mettant en œuvre des systèmes d'injecteurs triphasiques. Disposer d'un polymère de départ (le PAMS) dont les caractéristiques physico­chimiques sont parfaitement contrôlées est indispensable pour obtenir les spécifications visées lors de la mise en forme par micro-encapsulation. Sur ce mandrin est ensuite réalisé un dépôt GDP (Glow Discharge Polymerization) de polymère plasma à partir de trans-2-butène (T2B) et d'hydrogène (Hz). Le mandrin initial est finalement dépolymérisé par traitement thermique sous gaz neutre. Le PAMS, dont la température de décomposition est inférieure à celle du polymère plasma en CH., est éliminé par perméation au travers de la paroi du dépôt GDP. Un microballon en CHx autoporté est alors obtenu.

À ce jour, l'ensemble de la chaîne technologique a été mise en place. Les études ont permis de synthétiser des objets dont les défauts, inférieurs au %, ne sont plus décelables avec des moyens optimisés de carac­térisation optique ou X. Des outils de caractérisation très précis et basés sur la technologie AFM (micro­scopie à force atomique) sont devenus nécessaires.

 

72-T

 

Des équipements cryogéniques opérationnels pour remplir les cibles Les microballons en polymère sont remplis par perméation gazeuse à température ambiante: le mélange de DT diffuse à travers la paroi de polymère et remplit le ballon. Une couche solide de 100 mm d'épaisseur doit alors être déposée sur la paroi intérieure, la solidification du DT s'effectuant à environ 20K. Le nombre de moles de DT permettant d'obtenir, une fois solidifié à 20K, une couche de 100mm de DT, correspond à une température ambiante d'environ 500 bars. Or, la résistance mécanique des microballons est de l'ordre de quelques dizaines de bars. Il faut donc équilibrer les pressions entre l'extérieur et l'intérieur du microballon en permanence pour éviter l'éclatement du ballon. La pression de l'enceinte de remplissage est augmen­tée progressivement pour assurer à chaque instant un équilibre des pressions entre l'intérieur et l'extérieur du microballon jusqu'à atteindre la pression de 500 bars. Le nombre requis de moles de DT à l'intérieur du ballon étant atteint, la température de l'enceinte de remplissage est alors diminuée pour faire chuter la pression et l'enceinte de remplissage progressivement vidée. Au point de solidification du DT à 19,79 K, la pression résiduelle à l'intérieur du ballon est de l'ordre de 200 millibars, correspondant à la pression de vapeur saturante du DT. Le microballon peut alors suppor­ter sans aucun problème une telle différence de pres­sion et être sorti de son enceinte de remplissage. Sa température ne doit cependant pas remonter de plus d'une dizaine de degrés, sous peine d'éclatement. La chaîne du froid ne doit donc plus être rompue jusqu'au moment du tir laser. Les édifices cibles cryogéniques, fabriqués, remplis puis conditionnés sur le site de Valduc (Côte-d'Or) du CEA, seront donc ensuite transportés à température cryogénique sur le site du "MJ, en Gironde, pour l'expérimentation

 

Conformation couche d'isotopes l'hydrogène solide Après remplissage et congélation, le DT tombe par 1icrogravité au fond du microballon. Il faut qu'il se redistribue sur les parois internes du ballon sous la forme d'une fine pellicule d'épaisseur parfaitement homogène (figure 8a) pour créer la fine coquille de DT solide nécessaire aux expériences de fusion. Cette redistribution se fait naturellement: c'est le processus de beta-Iayering qui utilise la chaleur produite par la décroissance radioactive du tritium. Le principe peut être expliqué simplement par une représentation bidi­mensionnelle où les deux côtés opposés du micro­ballon sont représentés par deux plans parallèles (figure 10). La décroissance du tritium conduit à l'émission d'un électron qui crée une source volu­mique de chaleur dans le DT solide. Au démarrage du processus, la couche de DT est plus épaisse au fond du microballon, la chaleur dégagée y est donc plus importante. La résolution des équations de diffusion de la chaleur montre que la température à l'interface DT solide/DT gaz y est légèrement plus élevée. Cet écart de température induit un phéno­mène de sublimation/recondensation au point froid du DT solide. Petit à petit, le DT se dépose sur toute la surface interne du ballon par ce phénomène, à la stricte condition que la température soit homogène sur la surface externe du ballon; l'état d'équilibre thermodynamique correspond alors à une couche de DT d'épaisseur homogène. Le phénomène de redistribution naturelle permet d'obtenir ainsi des couches d'épaisseur homogène. Cependant, pour éviter le développement d'insta­bilités hydrodynamiques lors de l'implosion, la rugosité de surface de la couche de DT doit être submicro­nique (voir plus haut Combattre les instabilités hydro­dynamiques), ce qui est impossible à obtenir en redistribution naturelle. Pour aider la nature, un flux de chaleur additionnel est délivré par un laser infrarouge accordable: sa longueur d'onde est fixée sur des bandes d'absorption du mélange DT solide qui absorbe ainsi le rayonnement laser et voit sa tem­pérature s'élever, Cette chaleur additionnelle permet d'amplifier et de contrôler le phénomène de redistri­bution du DT et de réduire la rugosité de surface. Les premières couches redistribuées par infrarouge ont été obtenues récemment et les études se poursuivent pour atteindre les spécifications souhaitées

 

73

Porte Cible Cryogénique

 

L’édifice cible cryogénique Pour éviter l'endommagement du porte-cible cryo­génique (PCC) par l'énergie dégagée lors d'un tir à gain, il est nécessaire de maintenir la cavité à une distance de 100 mm de son embase par une structure de faible poids en matériau de numéro atomique Z faible (figure Sb), Cette fonction est assurée par une tourelle, elle-même solidaire d'une embase permettant, entre autres, la connexion au porte-cible cryogénique.

Concernant l'assemblage de la cavité de conversion, la partie la plus délicate et contraignante consiste à centrer un microballon de 2,4 mm de diamètre au centre d'une cavité cylindrique de 6 mm de diamètre, La cavité est constituée de deux demi-cylindres sur lesquels un film de polymère souple en Formvar^® est posé tendu. Un perçage au centre de ces films est réalisé par usinage laser, le diamètre des trous réalisés étant inférieur à celui du microballon. Ce dernier est alors déposé sur le trou d'une des parties de la cavité à l'aide de déplacements micrométriques et d'un système de maintien par aspiration. La deuxième partie de la cavité est ensuite placée au-dessus du microballon, de manière à l'enserrer entre les deux films et à fixer sa position en assemblant les deux parties de la cavité. L'ajustement des diamètres des deux trous et leur centrage per­mettent de faire le centrage dans les directions x, y et z du microballon. Les tolérances de positionnement requises de ±30 mm selon les trois axes ont d'ores et déjà été obtenues.

 L'aboutissement de ces différentes études et mises au 1 point sur la conception et la fabrication des échantillons permettra à cet outil exceptionnel qu'est le LM de réaliser, à la fin de la décennie, les expériences tant attendues sur l'ignition du DT en laboratoire par fusion inertielle et ses applications.

 

         74-(3)Partie mobile du porte-cible cryogénique        

(2)Bâti d'assemblage des éléments de cibles préparés pour la LlL et le futur LMJ au centre CEA de Valduc. 

Le collage s'effectue à main levée sous contrôle visuel par loupe binoculaire et deux caméras permettent de le visualiser sur écran. en cours d'études par le CEA! 

DAM en collaboration avec le Service des basses températures (DSM!DRFMC) à Grenoble, et au bout de laquelle se fixe l'ensemble représenté en figure 8b.

On aperçoit l'extrémité de l'enceinte à vide à gauche au premier plan

Phillipe Baclet ^(a) Claude Rutiàre ^(b) Guy Schurtz ^(c) Jacques Tassart ^(d)

CEA a Valduc   b Cesta  c CNRS  d DIF

 

Un outil ouvert à la communauté scientifique via L'Institut lasers et plasmas (lLP)  

Contact: Arnold Migus. directeur de l'ILP ; arnold. migus@polytechnique.fr

 

Outils essentiels du programme Simulation de la Direction des applications militaires du CEA, laser Mégajoule [LMJ] et son prototype, la Ligne d'intégration laser (LILI. seront également ouverts à la communauté scientifique pour des expériences sur les lasers de haute énergie et les plasmas. en particulier stellaires.

Dès la fin de 2004, le grand instrument scientifique qu'est la Ligne d'intégration laser (LIL), accom­pagnée d'une chaîne laser de plusieurs pétawatts, sera ouvert à la recherche académique, comme le sera dans les années 2010 le laser Mégajoule (LMJ). Le CEA, le CNRS, l'École polytechnique et l'université Bordeaux 1 ont signé le 3 mars 2003 la convention-cadre créant l'Institut lasers et plasmas (ILP) ^(I). Cet institut à voca­tion nationale a pour mission de coordonner et déve­lopper, d'une part, les domaines scientifiques et techniques concernés par les lasers de haute énergie et leurs applications et, d'autre part, la physique des plasmas denses et chauds créés par lasers, Il com­prend une fédération de recherche (ILP-Recherche) qui regroupe actuellement plus d'une vingtaine de laboratoires, répartis dans cinq régions. L'ILP a éga­lement vocation à stimuler la valorisation et le trans­fert des technologies issues de la construction des lasers de haute énergie et à participer à la dynamique européenne autour des grandes installations laser. Il a aussi pour mission de construire et exploiter de nouveaux instruments de recherche, avec la possi­bilité d'en assurer ou d'en déléguer la maîtrise d'oeuvre ou la maîtrise d'ouvrage: c'est le cas du laser Multi Pétawatt associé à la Ligne d'intégration laser.

La fédération ILP- Recherche assure une triple mission de recherche, de formation ,et de service d'accès aux grandes installations lasers, Son programme scientifique s'articule autour des sciences de la fusion par confinement inertiel (FCI), dans la perspective de la production d'énergie, et ménage une large place à l'avancement des sciences de la matière placée dans des conditions extrêmes. Les grandes thématiques se regroupent essentiellement autour: de la physique de la fusion par confinement inertiel, qui s'ouvre sur plusieurs domaines de recherche fondamentale et appliquée des diagnostics des plasmas de fusion, où l'accent est porté sur la complémentarité entre les sources de rayon­nement X et les sources de particules (radiographie par protons, imagerie neutronique) de l'optique et des lasers. Dans ce domaine clef pour l'avenir de la fusion par confinement inertiel, les recher­ches visent notamment à identifie!; et surmonter les phé­nomènes qui limitent les performances des lasers et à accroître leur taux de répétition. Enfin, dans le domaine des lasers de très haute intensité, l'ILP entreprend, avec la région Aquitaine et le CEA Cesta, d'ouvrir la voie qui conduit du pétawatt ( 10¹⁵ watts) à l!'exawatt (10¹⁸ watts). Quelques exemples empruntés à l'astrophysique illustrent, dans le cadre de ce numéro consacré à notre étoile, l'étendue des domaines de recherche liés à la fusion par confinement inertiel. Les dispositifs expérimentaux mis en oeuvre pour maîtriser le confinement inertiel des plasmas sont, par leur principe même, des moyens puissants d'exploration de la physique de la matière placée dans des conditions extrêmes. De plus, le couplage très étroit entre les expériences laser et la simulation numérique inten­sive est un facteur efficace de développement de la modélisation des objets astrophysiques.

74P2

 

P2 (3)Partie mobile du porte-cible cryogénique en cours d'études par le CEA!DAM 

en collaboration avec le Service des basses températures (DSM!DRFMC) à Grenoble,et au bout de laquellese fixe l'ensemble représenté en figure 8b. 

On aperçoit l'extrémité de l'enceinte à vide à gauche au premier plan

Contact Directeur de l’ILP : arnold.migus@polytechnique.fr 75  

  

Représentation du domaine de température (exprimée en kelvins) et de densité (exprimée en nombre d'ions par centimètre cube) 

couvert lors d'une expérience d'implosion d'une capsule de DT conduisant à l'ignition et à la fusion dans le régime de l'attaque indirecte. 

Une fois que l'énergie électromagnétique des faisceaux lasers ultraviolets pénètre à l'intérieur de la cavité, 

où elle est convertie en rayonnement X caractéristique d'une température de quelques millions de degrés, 

plusieurs types de plasmas de caractéristiques différentes sont produits. 

L'ablation de l'or du Hohlraum produit le "plasma de cavité", 

tandis que celle de la coquille de la cible de DT produit un plasma moins dense, lancé en détente violente. 

C'est naturellement à l'intérieur même de la capsule en implosion que sont produits les plasmas les plus denses et les plus chauds. 

L:allumage des réactions thermonucléaires élève finalement la température du plasma de fusion à environ un milliard de degrés. 

Les régions hachurées correspondent au domaine qui pourra être exploré par la Ligne d'intégration laser, prototype du Laser Mégajoule. 

Sont également portés sur cette figure l'ordre de grandeur du temps de vie des plasmas de chaque domaine caractéristique (ns = nanoseconde, ps = picoseconde), 

et deux droites d'égale pression (isobares) permettant de situer le domaine de pression compris entre 10 gigabars (Gbar) et 1 térabar (Tbar). 

Le trait diagonal rouge représente les caractéristiques des plasmas rencontrés dans le Soleil, depuis sa surface (la photosphère) jusqu'au cœur. 

à noter que les plasmas de fusion par confinement inertiel sont un peu plus denses que le cœur du Soleil et également plus chauds.

Simuler l'univers violent Le caractère non stationnaire des expériences laser est mis à profit pour simuler un grand nombre de phénomènes violents se déroulant dans l'univers: ondes de choc, explosions de supernovae... Cet aspect est propre aux plasmas créés par laser, où la grande souplesse dont on dispose vis-à-vis de la nature des cibles permet de générer des chocs de différentes natures, se déplaçant à plus d'une centaine de kilomètres par seconde dans des milieux homogènes ou hétérogènes. la pertinence astro­physique de ces expériences repose en partie sur l'exis­tence de lois de transformation d'échelles qui permettent de ramener à une expérience de laboratoire l'étude d'un phénomène dont les temps et les longueurs carac­téristiques relèvent des échelles astronomiques.

Vers la physique de l'extrême Les plasmas rencontrés dans les intérieurs planétaires et stellaires couvrent un très vaste domaine thermo­dynamique que seuls les lasers de puissance de nouvelle génération permettent d'explorer. Ils ouvrent la voie à la détermination expérimentale de données physiques fondamentales comme les propriétés radiatives des plasmas denses et chauds, pertinentes pour plusieurs types d'objets astrophysiques (intérieurs stellaires, disques d'accrétion au voisinage des trous noirs). Ou encore comme l'équation d'état de plasmas plus froids, portés à pressions très élevées (> 1 mégabar) dominés par les interactions coulombiennes entre les particules.

Au cœur des planètes... L’étude expérimentale des propriétés thermodynamiques de la matière dense et chaude est un exemple d'activité transverse, aussi bien liée à la conception des cibles à gain (propriétés de D₂ CHBr ou BeCu) qu'à la compré­hension de la structure interne des planètes. Depuis plus d'une vingtaine d'années, la description, par des modèles parfois contradictoires, du comportement des fluides dans les conditions qui règnent à l'intérieur des planètes, constitue un problème de physique atomique épineux. Les propriétés sous très haute pression du fer, dans le cœur de la Terre, de l'hydrogène dans Jupiter et Saturne, ou de celles de l'eau dans Neptune et Uranus, sont loin d'être bien comprises. Là règnent des pressions de plusieurs centaines de gigapascals et des températures relativement faibles, de quelques dizaines de milliers de degrés, Les lasers de très haute puissance permettent d'explorer ce domaine particulier: il s'agit bien de créer pendant quelques nanosecondes - de minuscules "cœurs de planète" afin d'en étudier les propriétés thermodynamiques. La courbe de fusion de divers matériaux, leur équation d'état et les transitions de phase solide-liquide-plasma pourront être explorées en faisant varier l'intensité des faisceaux lasers.

Au cœur  des étoiles L’écoulement du rayonnement dans les étoiles et les atmosphères stellaires conditionne leur structure, leur évolution et leur durée de vie. Il est contrôlé par les rayonnée dans l'espace. C'est dans la gamme spectrale de 0,1 à 1 keV (12,4 à 124 nanomètres) que l'interaction entre les photons et la matière (partiellement ionisée) est la plus intense, mais aussi le plus difficile à calculer! Depuis quelques années, les expériences d'absorption du rayonnement dans les plasmas chauds contribuent à la progression de la modélisation de leur opacité au rayonnement X. Ces avancées en physique atomique, fondamentales pour la maîtrise de la physique de la FCI, ont également permis de mieux maîtriser la modélisation des étoiles pulsantes comme les Céphéides, étalons de l'échelle des distances dans l'univers. Elles contribuent aussi à consolider l'accord entre les modèles de la structure interne du Soleil et les données issues des observations héliosismoIogiques qui fournissent des indications précises sur les conditions physiques régnant à l'intérieur de notre étoile.