Laser Mégajoule - Définition

Introduction

Le Laser Mégajoule, ou LMJ, est un des principaux éléments du programme militaire français Simulation, destiné à assurer la pérennité de la dissuasion nucléaire de la France après l'arrêt définitif des essais nucléaires en conditions réelles.

Présentation générale

Le laser Mégajoule (LMJ) est le projet de laser le plus énergétique du monde (et non pas le plus puissant du monde, mais cette erreur est très fréquente dans les textes grand public), mené par la Direction des applications militaires du Commissariat à l'énergie atomique (CEA) français. Cette Direction avait dans le passé disposé d'un autre laser, Phébus, en service de 1985 à 1999 dans son centre de Limeil-Brévannes.

Il sera installé au sein du Centre d'études scientifiques et techniques d'Aquitaine (Cesta), sur la commune du Barp en Gironde. Le chantier est commencé et la fin des travaux est prévue pour la fin de l'année 2011. Un prototype du LMJ, la Ligne d'Intégration Laser, est déjà fonctionnel.

L'objectif est de pouvoir déposer une énergie de 1,8 MJ (mégajoules) sur une cible minuscule, grâce à 240 faisceaux convergents, mais en un temps assez long (ce qui explique que l'on batte des records d'énergie et pas de puissance). Par comparaison, le laser Phébus ne disposait que de 2 faisceaux, et délivrait une énergie de l'ordre de 10 à 20 kJ.

La cible est composée de deutérium et de tritium et la quantité d'énergie apportée sera suffisante pour provoquer la fusion nucléaire de ces deux isotopes d’hydrogène. Ces expérimentations sont réalisées afin de pouvoir étudier les processus physiques mis en œuvre dans l’étape finale du fonctionnement d’une arme nucléaire, et font partie du programme Simulation mis en place par le CEA pour développer et pérenniser les armes de la force de dissuasion.

Le mercredi 29 novembre 2006, la sphère de 140 tonnes, à l'intérieur de laquelle auront lieu notamment des opérations de fusion thermonucléaire, a été installée dans son emplacement définitif, au cœur du hall d'expériences qui occupe le centre de l'édifice. (cf Sud-Ouest, 30 novembre 2006 : "La sphère du Mégajoule est en place".)

Principe de fonctionnement

Hohlraum en or utilisé comme cible dans le National Ignition Facility, similaire à celui utilisé dans le laser Mégajoule.

Le laser Mégajoule utilise la technique du confinement inertiel par laser pour amorcer une réaction de fusion nucléaire au sein d'une capsule de combustible de fusion (généralement deutérium et tritium). Il présente cependant certaines caractéristiques particulières :

• la longueur d'onde des lasers est convertie en cours de parcours de 1053 nm (proche infrarouge) à 351 nm (proche ultra-violet), ce qui permet d'obtenir un dépôt d'énergie plus efficace sur la cible,
• la technique utilisée est dite d'attaque indirecte : c'est une cavité métallique, généralement en or (« hohlraum »), entourant la capsule de combustible, qui sert de cible aux faisceaux laser; l'énergie calorifique ainsi déposée entraîne la création d'un rayonnement X, le but recherché étant de chauffer la capsule de façon plus homogène que si elle était irradiée directement par les lasers.

Ces deux opérations entraînant des pertes de rendement importantes, l'énergie effectivement reçue par la capsule de combustible est nettement inférieure aux 1,8 MJ d'énergie nominale déclarée.

Quelques chiffres

Le bâtiment mesurera plus de 300 m et abritera les 60 chaînes laser de 4 faisceaux chacune, soit 240 faisceaux qui convergeront vers une cible de 2.5 millimètres de diamètre.