Chapitre 14. Instabilités hydrodynamiques

Lors de l’implosion d’une cible de fusion par confinement inertiel, le caractère sphérique de la compression est garanti si les conditions initiales et la pression extérieure exercée sur la cible respectent rigoureusement la symétrie sphérique. Tout écart à cette symétrie est susceptible de dégrader la qualité de la compression, en particulier si cet écart a tendance à s’amplifier au cours de l’implosion, du fait d’une instabilité hydrodynamique. C’est ce qui peut arriver pendant la première phase de l’implosion, quand la pression d’ablation due à l’absorption de l’énergie dans les couches externes de la coquille met celle-ci en mouvement, et lors de la toute dernière phase, quand le point chaud central exerce une pression opposée qui ralentit la coquille et transforme l’implosion en une explosion (voir figure 14.1). Dans un cas comme dans l’autre, on a une situation où un fluide léger exerce une pression sur un fluide lourd. Cette situation est instable, et l’instabilité associée porte les noms de Rayleigh et Taylor.L’instabilité de Rayleigh-Taylor apparaît quand un fluide léger, de densité ρ1, supporte un fluide lourd, de densité ρ2, dans un champ de gravité g (figure 14.2). Même si la surface de séparation entre les deux fluides est initialement quasiment plane, tout écart à la planéité va avoir tendance à s’amplifier. Pour étudier cette instabilité, on s’intéresse généralement à une petite perturbation de longueur d’onde λ (et donc de nombre d’onde k = 2 π/λ) et à son évolution dans le temps…