Un peu plus près des étoiles

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Yannick Bury est enseignant chercheur au Département Aéronautique Energétique et Propulsion (DAEP). Avec Marta Rasteiro Dos Santos doctorante en mécanique des fluides expérimentale, ils travaillent sur le tube à choc, dispositif expérimental qui s’inscrit dans le contexte du développement des technologies de fusion nucléaire. Ils cherchent en collaboration avec les autres doctorants et le groupe technique du département, à reproduire les réactions nucléaires s’opérant à chaque instant au cœur des étoiles. Des recherches financées par le Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA). Interviews croisés de la doctorante et de son encadrant pour en savoir davantage sur ce volet énergie

Pourriez-vous nous présenter l’expérience en démonstration pour la JPO ?

Marta Rasteiro Dos Santos :
Nous avons choisi de présenter le tube à choc pour la JPO. Il s’agit d’un moyen d’essais du DAEP utilisé pour l’étude d’une instabilité hydrodynamique qui intervient lors de la réaction de fusion nucléaire qui a lieu au cœur des étoiles. Il est utilisé pour générer une onde de choc, simulant une explosion et une implosion au cœur des étoiles pendant sa transformation en supernovæ.

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Marta et Yannick

Yannick Bury :
Ce dispositif expérimental s’inscrit dans le contexte du développement des technologies de fusion nucléaire par confinement inertiel. Financé par le CEA, dans le cadre du programme LMJ (Laser Mega Joule), ce programme très ambitieux vise à terme la production à très fort rendement d’une énergie peu polluante et dont les ressources requises sont pléthoriques, puisque disponibles pour grande partie dans l’eau des océans. Par fort rendement, on entend une production qui restitue plus d’énergie exploitable que celle consommée.

Comment avez-vous réussi à adapter ce domaine de recherche pour le grand public ?

Yannick :
Pour rendre accessible cette physique au plus grand nombre, on joue d’analogies avec des domaines plus accessibles pour tous, en acceptant certaines approximations, voire digressions. Il faut expliquer en des termes simples ce que sont une onde de choc, une instabilité, une interface de densité, la turbulence, etc.

TubeàchocJPO1

Il faut resituer l’étude dans un contexte beaucoup plus large, celui de la production d’énergie par fusion nucléaire, afin d’offrir au public une perspective, certes lointaine, mais « palpable », car replacée dans son contexte sociétal contraint par des enjeux environnementaux évidents et compris de tous. Enfin, il est indispensable d’illustrer le discours par des supports graphiques clairs et reprenant ce contexte général, au-delà parfois de l’expérience menée par l’équipe en charge.

Marta :
Lorsque nous travaillons au quotidien pendant plusieurs années sur un thème complexe ou très spécifique, nous finissons par apprendre à en parler. Régulièrement, des non-spécialistes nous interrogent sur notre domaine de recherche. Nous sommes alors ravis de sortir de notre exigence quotidienne et de rendre simple ce qui est parfois compliqué. C’est aussi l’occasion pour nos domaines de recherche de sortir un peu et de se faire connaître par le grand public. Une approche essentielle pour attirer l’attention et l’intérêt des jeunes qui permettront au domaine de continuer de se développer et de les attirer vers des parcours scientifiques.

Comment ces travaux s’inscrivent ils dans la recherche faite au sein du département ?

Yannick :
L’expérience du tube à choc a un caractère relativement fondamental. Elle s’inscrit donc naturellement dans les activités du groupe Dynamique des Fluides Fondamentale (D2F). Trois scientifiques composent cette équipe. Actuellement, deux enseignants-chercheurs assurent le pilotage du projet et une doctorante qui travaille au quotidien sur l’expérience. L’équipe technique du DAEP est également en partie impliquée. Elle assure le soutien technique, la maintenance du banc et nous assiste pour maintenir le moyen d’essais au plus haut niveau mondial d’innovation scientifique et méthodologique. Plusieurs étudiants en stage de fin d’études ou en "Research Project” participent également aux études numériques menées en parallèle de l’activité expérimentale.

Marta :
Le but de cette expérience fondamentale est de nous permettre d’obtenir des résultats validant ou réfutant nos hypothèses scientifiques et de faire ainsi avancer les connaissances dans le domaine de l’instabilité hydrodynamique. Elle nous permet également de contribuer au développement de méthodes expérimentales de pointe et de valider des modèles numériques utilisés dans les codes.

Yannick :
A court et moyen terme, cette expérience vise à clarifier les mécanismes physiques mis en œuvre dans le développement du mélange turbulent produit par l’instabilité hydrodynamique dite de Richtmyer-Meshkov, en amont du processus de fusion. La création de bases de données de référence issues de nos résultats d’expérience permet d’éprouver, et par là même de faire évoluer les modèles prédictifs utilisés par notre partenaire, le CEA, mais aussi par les autres équipes au niveau international.

D’un point de vue méthodologique, à court comme à long terme, cette expérience très exigeante est un démonstrateur de premier rang pour le développement de nouvelles techniques, expérimentales et numériques, de pointe. On peut donc affirmer que ses objectifs à long terme sont quasiment sans fin, à l’instar d’un certain nombre d’autres expériences de référence en dynamique des fluides.

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