Génération et propagation de champs électromagnétiques dans des gaz et diélectriques irradiés

Abstract

Les travaux de recherche restitués dans ce document ont été effectués sur la période [2010 – 2020] au CEA-Gramat, et traitent des effets des rayonnements ionisants sur les systèmes électroniques. Plus précisément, des études ont été menées sur la génération et la propagation de champs électromagnétiques induits par l’interaction de flux de rayonnements ionisants intenses avec des milieux gazeux et diélectriques. Les applications concernées par ces études portent sur la vulnérabilité de systèmes électroniques (militaires et civils) soumis à des flux de rayonnements ionisants pouvant être d’origine naturelle (comme l’environnement spatial) ou nucléaire. Les effets produits par ces contraintes sur les systèmes électroniques sont quantifiés par simulations numériques hautes performances au moyen des codes de calculs Monte-Carlo et Maxwell-Vlasov Particle-In-Cell fonctionnant sur les supercalculateurs en service au CEA/DAM. Les résultats de ces simulations numériques sont comparés à des mesures de grandeurs radiatives et électromagnétiques obtenues à l’issue de la mise en oeuvre de grands instruments de physique expérimentale, plus précisément des générateurs de Marx et des accélérateurs linéaires. Une part importante de ces travaux a donc consisté à quantifier les termes sources produits par ces générateurs d’une part, ainsi qu’à développer les diagnostics permettant l’analyse des phénomènes d’interaction champs / milieux ionisés d’autre part. Des modèles ont été développés pour prendre en compte les phénomènes non-linéaires induits par l’irradiation à haut flux de gaz et de diélectriques. Les perspectives associées à ces travaux portent sur le couplage de ces modèles avec les codes de transport Particle-In-Cell hautes performances du CEA/DAM