Dissertations / Theses on the topic 'Perte insensible en eau'

La peau, organe le plus étendu du corps humain, réalise une barrière entre l’environnement et le milieu interne préservant ainsi l’homéostasie. De nombreuses fonctions sont assurées par le tégument telles une modulation des échanges thermiques, une barrière physique, chimique et immunitaire contre l’entrée des composés et microorganismes exogènes mais également contre la perte des substances du milieu interne. L’altération de la surface cutanée et donc de ses fonctions, engendre un processus complexe de réparation qui vise à restaurer le système. Lors de ce travail de thèse des outils biophysiques ont été expérimentés dans un premier temps afin de renseigner sur la qualité de la fonction barrière, et donc sur la qualité de la cicatrisation cutanée. La première approche consistait à quantifier la qualité de la barrière cutanée par mesure de la perte insensible en eau. Cette approche s’est révélée fructueuse et a été proposée comme standard interne dans les études de perméation cutanée ex vivo afin de permettre une comparaison plus aisée des résultats expérimentaux issus de différentes préparations de peau. Dans un second temps la mesure des paramètres du micro relief cutané a été confrontée aux résultats des mesures concomitantes des paramètres biophysiques classiques (perte insensible en eau et hydratation cutanée) afin de mettre en évidence une possible corrélation entre qualité de la fonction barrière cutanée et topologie de surface. Les résultats des deux méthodes d’investigation sont effectivement bien corrélés dans le cas d’une altération physique de la surface cutanée, suggérant les mesures des paramètres du micro relief cutané comme une méthode originale de quantification de la réépithélialisation cutanée. Une approche plus fondamentale a également été éprouvée afin d’appréhender les mesures de « pertes insensibles en oxygène » comme une mesure innovante de la qualité de la fonction barrière cutanée. Cette première approche a permis de mettre en évidence, une orientation préférentielle significative du flux d’oxygène à travers la peau.La deuxième partie de ce travail de thèse a consisté à développer une nouvelle formulation pro cicatrisante et de tester son potentiel thérapeutique in vitro. Initialement basée sur l’administration d’oxygène afin de lutter contre l’hypoxie qui accompagne souvent les lésions cutanées, cette ligne d’étude a rapidement été écartée au profit du développement d’une formulation pour l’établissement d’un stress oxydant améliorant les processus de cicatrisation. Cette théorie du stress oxydant comme promoteur de la cicatrisation découle d’observations récentes qui démontrent un retard de cicatrisation en l’absence d’un stress oxydant in vivo, et une stimulation spécifique des cellules in vitro. Les formulations développées à ce dessein ont été testées sur des cultures de kératinocytes in vitro afin d’étudier leurs effets sur la réépithélialisation : l’une des dernières étapes de la cicatrisation
Skin, the largest organ of the human body, confers protection from the environment through several barrier functions which provide physical, immune and chemical defenses. Skin provides protection to microorganisms, exogenous compounds, shocks, radiations, temperature and out flowing of solutes or water from the body. Without an efficient system to restore skin structures and functions, skin wounding may be deleterious. Over the course of this Ph.D. work, varied biophysical parameters have been experienced as tools to investigate the cutaneous wound healing quality. Measurement of transepidermal water loss (TEWL) to quantify the barrier function quality of the skin has been successfully assessed. It has been proposed as an internal standard of skin integrity facilitating direct comparison of data issued from different skin samples. In an in vivo approach, skin micro-relief parameters have been set against TEWL and hydration values after a physical or chemical damage onto the skin. Interestingly micro-relief parameters and biophysical measurements were closely related after tape-stripping, suggesting topographical parameters as an original method to quantify skin reepithelialization. A more fundamental assay was performed suggesting oxygen flux as a new tool to investigate skin barrier quality. From our results a “transepidermal oxygen loss” development seems to be compromised but surprisingly, we pointed out a preferential oxygen delivery course through the skin from endogenous reservoir. Besides the improvement of these tools for wound healing assessment, an innovative formulation to promote skin wound healing has been developed. The challenge of this new preparation is to generate reactive oxygen species, namely hydrogen peroxide, at sub-cytotoxic levels. Indeed recent studies pointed out that down regulation of hydrogen peroxide production in vivo delayed wound healing; furthermore, in vitro stimulation of fibroblasts or keratinocytes with hydrogen peroxide induced expression of healing promoting factors. The developed formulation was therefore assayed on keratinocytes’ in vitro culture in order to evaluate their efficacy on réépithélialisation, ending wound closure. Interestingly one of the developed formulation stimulated significantly keratinocytes migration, through a mechanism which do not imply TGF-1 expression, suggesting a potential benefit in wound réépithélialisation

Ce mémoire présente un réacteur double enveloppe à paroi poreuse pour l'oxydation dans l'eau supercritique d'effluents organiques. La particularité du réacteur est la présence d'un tube interne poreux en alumine pour limiter les problèmes de corrosion et de précipitation des sels minéraux. Une étude de cette hydrodynamique complexe a été réalisée de façon originale dans un fluide supercritique par la méthode de la distribution des temps de séjour. Elle a permis de définir un modèle hydrodynamique du réacteur. De plus, un dispositif de contrôle de la résistance du tube interne aux gradients thermiques a été mis au point. Enfin, les performances du réacteur ont été testées sur des composés modèles comme le sulfate de sodium et le mélange dodécane/tributylphosphate
This report deals with a transpiring wall reactor for supercritical water oxidation of organic effluents. The singularity of the reactor lies on the inner porous tube made of alumina to minimise both limiting problems, corrosion and salt precipitation. The presence of the inner tube implies a rather complex hydrodynamics. Thus, an hydrodynamic study was performed, in an original way, in a supercritical fluid using the method of the residence time distribution. It enabled to determine the hydrodynamic model of the reactor. Moreover, an inspecting device of the resistance of the inner tube to thermal gradients was developed. Lastly, the performances of the transpiring wall reactor were tested on model compounds such as sodium sulphate and the mixture of dodecane/tributylphosphate

La dégradation de la qualité des eaux de surface par le phosphore (P) provenant de sources diffuses, surtout agricoles, a initié le développement d’outils de prédiction des risques de perte de P tenant compte des facteurs transport et source. Aux États-Unis, plusieurs indices de perte de phosphore (IPP) ont été mis au point. Ces IPP n'étant pas nécessairement applicables au Québec, une méthode d’indice modifiée a été proposée : l'Indice de Risque de Phosphore (IRP). L’objectif de ce projet de recherche était de valider et, possiblement, d’améliorer la méthode IRP en se basant sur les pertes de P mesurées sur neuf parcelles expérimentales situées sur la ferme de l’IRDA à Saint-Lambert-de-Lauzon. Les pertes de P par érosion hydrique, par ruissellement et par drainage souterrain ont été mesurées en continu durant deux années (2001-2002) par des systèmes automatiques de mesure et d’échantillonnage quantifiant les volumes d’eau ruisselée et drainée et leur concentration en P pour chaque parcelle. Les pertes de P total (PT) ont été en moyenne de 540 g ha-1, dont 95 % a été perdu par le drainage souterrain. Pour chaque parcelle expérimentale, l’indice de classe de risque sélectionné pour chaque composante de la méthode IRP a été multiplié par le poids de chaque composante pour obtenir une valeur pondérée. Les valeurs pondérées de chaque composante ont ensuite été additionnées pour donner la valeur finale de l’IRP. Les résultats montrent que les masses de PT perdues et les valeurs de l'IRP correspondantes sont corrélées à 0,63. Afin d’améliorer la relation entre les pertes réelles de P et les valeurs de l'IRP, l’algorithme Trust-region de la procédure de programmation non-linéaire (proc NLP) de SAS a été utilisée pour optimiser la valeur des poids et le classement de la valeur des composantes. L'optimisation a résulté en un ensemble de poids et de valeurs de classement ayant une corrélation de 0,92. Les changements apportés ont conservé la structure additive de la méthode IRP. Il faut souligner que les résultats ne sont valides que pour le site de Saint-Lambert. Une généralisation à l'ensemble du territoire agricole du Québec nécessiterait des sites expérimentaux couvrant un plus large éventail de conditions climatiques, édaphiques et agronomiques. Néanmoins, les résultats obtenus montrent la possibilité d'améliorer la capacité prédictive de la méthode IRP. Mots-clés : indice de risque de phosphore, perte de phosphore, optimisation, évaluation du risque, facteurs source, facteurs transport.
Surface water quality impairment is primarily caused by phosphorus (P) lost from surrounding agricultural fields. This knowledge triggered the development of P losses predicting tools taking into account transport and source factors. In the United States, a great number of P index (PI) approaches has been developed and adopted. Because these PIs are not necessarily applicable in the province of Québec, a P index specific to Québec has been developed : the Phosphorus Risk Index (PRI). The objective of this research was to validate and possibly improve the PRI method using P losses measured on nine experimental agricultural plots located on the IRDA farm in Saint-Lambert-de-Lauzon. For each plot, P losses and the amounts of water from runoff and tile-drainage were continuously measured during a two-year period (2001-2002) using automated systems. The total P losses were on average 540 g ha-1 from which 95% was exported via the subsurface drainage system. For each plots, the selected P loss value of each of the PRI components were multiplied by the weight assigned to each components and summed to obtain the final PRI value which is associated to one of the five P loss ratings (i.e. very low, low, medium, high and very high). Results indicate that the measured total P losses and PRI values showed a correlation coefficient of 0.63. In order to improve the relationship between P losses and the IRP, the Trust-region algorithm of the SAS none-linear programming (proc. NLP) was used to optimize weights and P loss potential values of the components. Optimization resulted in a correlation coefficient of 0.92. Modifications to the method kept the additive structure of the PRI method. Results were only valid for the Saint-Lambert plots. Generalization across Québec would require experiments on a range of soil, climate, and agronomic conditions. Results from this research indicated possible improvement in the predictive accuracy of the PRI method. Keywords: Phosphorus index, phosphorus losses, optimization, risk assessment, source factors, transport factors.

Les processus microbiens de nitrification et de denitrification ont ete etudies dans les sediments du bassin d'arcachon, une lagune macrotidale situee dans le sud-ouest de la cote atlantique francaise colonisee par des phanerogames marines (z. Noltii). Les densites de populations des bacteries nitrifiantes ont ete estimees par la methode du npp. Les densites sont faibles, comprises entre 10#2 et 10#4 bacteries par ml de sediment, et montrent une legere augmentation durant la periode hivernale. L'activite nitrifiante a ete evaluee par la methode d'accumulation d'ammonium apres blocage a la n-serve. Les activites sont generalement faibles allant de 0 a 90 mol m#-#2 h#-#1. Pour les sediments intertidaux, la nitrification represente 120 a 140 mmol m#-#2 an#-#1. La denitrification a ete evaluee sur l'ensemble du bassin par l'utilisation de nitrates marques a l'azote 15 (#1#5n isotope pairing technique). Les activites moyennes sont faibles : de 10 a 20 mol m#-#2h#-#1 avec un maximum de 75 mol m#-#2h#-#1. Generalement, l'activite denitrifiante est soutenue l'ete par l'activite nitrifiante couplee. Au contraire, l'hiver ce sont les nitrates diffusant de la colonne d'eau qui sont principalement denitrifies. Le bilan des processus internes bacteriens du cycle sedimentaire de l'azote montre que la nitrification represente de 3 a 14%, la denitrification de 12 a 24% et la fixation d'azote de 3 a 16% des apports en sels azotes dissous dans la lagune. L'impact des processus bacteriens sur le cycle global de l'azote du bassin est donc faible comparativement aux apports externes azotes et a l'assimilation d'azote par les phanerogames marines.

La biofiltration des eaux usées est un procédé de traitement par biomasse fixe fréquemment utilisé dans certains pays d’Europe (France, Allemagne) et retrouvé dans quelques villes du Canada. Celui-ci consiste à faire passer l’eau à traiter au travers d’un lit de garnissage qui filtre les matières en suspension et sur lequel croissent les bactéries épuratrices se nourrissant de la pollution. Cette accumulation graduelle de biomasse et de particules entraine par contre une augmentation de la pression d’injection nécessaire pour effectuer le traitement. Lorsqu’une certaine pression limite est atteinte, le traitement doit être arrêté pendant que le biofiltre est lavé pour décrocher une partie du biofilm présent sur le média. Les nombreux phénomènes impliqués dans ce type de traitement font que la biofiltration est un procédé difficile à modéliser de manière complète et que la plupart des travaux sur le sujet ne se concentrent que sur une partie de ces phénomènes. Dans cette optique, des travaux de modélisation visant à simuler à la fois l’enlèvement de la pollution et l’évolution de la perte de charge durant le traitement des eaux usées par biofiltration sont réalisés. Un modèle complet est d’abord construit dans le logiciel Matlab®. Plusieurs jeux de données différents décrivant le comportement du procédé sur de courtes et de longues périodes de temps sont ensuite utilisés pour calibrer le modèle. La calibration est effectuée séparément sur trois types de traitement réalisés sur des usines à taille réelle : traitement secondaire, nitrification tertiaire et post-dénitrification. Les résultats de calibration montrent qu’il est possible dans la plupart des cas d’obtenir des prédictions satisfaisantes à la fois sur les concentrations de polluants à l’effluent des biofiltres et sur les pertes de charge engendrées durant le traitement. Quelques améliorations au modèle par rapport à la filtration sont à envisager, mais globalement les prédictions suivent bien les tendances observées. Les résultats obtenus permettent d’envisager la possibilité de prendre en compte à la fois l’efficacité du traitement et la perte de charge lors de l’utilisation d’un modèle pour l’optimisation, l’analyse de scénarios ou encore l’aide à l’élaboration de stratégies de contrôle d’un procédé par biofiltration.
Biofiltration of wastewater is a fixed-film treatment process which is frequently used in some European countries (France, Germany) and can also be found in a few Canadian cities. It consists in pumping the wastewater through a bed of media on which the purifying bacteria grow and consume the nutrients contained in the water, and which captures and retains suspended solids. Both phenomena lead to a gradual accumulation of biomass and particles, requiring an increase of the water injection pressure in order to keep the water flowing. Once a certain maximum pressure is reached however, treatment must be paused while the biofilter is being backwashed to remove a fraction of the biofilm located on the media. The presence of several phenomena involved during treatment by biofiltration makes this process complex to model as a whole. Hence, most studies on the subject have focused on modeling only a fraction of these phenomena at the same time. In this context, a modeling study aiming to simulate both the pollutant removal and the evolution of headloss occurring during the biofiltration of wastewater is performed. A complete biofiltration model is first built in Matlab®. Several datasets describing the behaviour of a biofilter on both short and long time scales are then used to calibrate the model. Calibration is made individually for three different treatment types (secondary treatment, tertiary nitrification and post-denitrification), in each case performed on full-sized plants. Calibration results show that it is possible in most cases to obtain correct predictions on both pollutant concentrations at the biofilter effluent and on the headloss created during treatment. Some improvements to the filtration sub-model are worth considering, but predictions otherwise globally follow the observed trends. The obtained results allow envisioning the possibility of taking into account both the pollutant removal efficiency and the headloss evolution when using a model to support process optimization, to run different scenario analyses, or even to create control strategies on a biofiltration system.

On développe une méthode de résolution du transfert radiatif au sein d'un milieu vapeur-gouttelettes entouré de parois chaudes, en vue d'un couplage avec une résolution de l'écoulement à l'échelle de la CFD. Le domaine d'application considéré est l'étude du refroidissement du coeur d'une centrale nucléaire suite à un Accident de Perte de Réfrigérant Primaire (APRP). Le problème du transfert radiatif se découpe en deux sous-problèmes, l'un concernant l'évaluation des propriétés radiatives du milieu et le second la résolution du transfert radiatif. Les propriétés radiatives ont été calculées avec la théorie de Mie pour les gouttelettes et le modèle C-k pour la vapeur d'eau. On obtient un milieu absorbant, diffusant anisotrope, émissif, non gris et non homogène. De plus, compte tenu de la grande gamme possible des propriétés de l'écoulement (diamètre et concentration des gouttelettes, température et pression de la vapeur), le milieu peut être optiquement fin ou optiquement épais. Il faut donc une méthode de résolution du transfert radiatif efficace pour toutes les conditions observées dans un APRP et ayant un temps de calcul raisonnable en vue du couplage avec les autres modes de transferts. La méthode IDA, dérivée de l'approximation P1, a été choisie. Son niveau de précision a été validé sur des cas tests académiques et une expérimentation. Des simulations en condition APRP ont ensuite été effectuées, permettant d'évaluer les flux rayonnés et confirmant que le transfert radiatif n'est pas négligeable dans cet accident
We developped a method of resolution of radiative transfer inside a medium of vapor-droplets surrounded by hot walls, in order to couple it with a simulation of the flow at the CFD scale. The scope is the study of the cooling of the core of nuclear reactor following a Loss Of Coolant Accident (LOCA). The problem of radiative transfer can be cut into two sub problems, one concerning the evaluation of the radiative properties of the medium and a second concerning the solution of the radiative transfer equation. The radiative properties of the droplets have been computed with the use of the Mie Theory and those of the vapor have been computed with a Ck model. The medium made of vapor and droplets is an absorbing, anisotropically scattering, emissive, non grey, non homogeneous medium. Hence, owing to the possible variations of the flow properties (diameter and volumetric fraction of the droplets, temperature and pressure of the vapor), the medium can be optically thin or thick. Consequently, a method is required which solves the radiative transfer accurately, with a moderate calculation time for all of these prerequisites. The IDA has been chosen, derived from the well-known P1-approximation. Its accuracy has been checked on academical cases found in the literature and by comparison with experimental data. Simulations of LOCA flows have been conducted taking account of the radiative transfer, evaluating the radiative fluxes and showing that radiative transfer influence cannot be neglected

L'objet de ce travail de thèse a été de développer, comparer et appliquer deux méthodes de mesure de la concentration en eau dans les compartiments cellulaires. La première est une méthode de mesure indirecte qui est basée sur l'imagerie champ sombre. La seconde est basée sur la spectroscopie de pertes d'énergie des électrons (EELS). Elle est la seule, à ce jour et à notre connaissance, à permettre une mesure directe de la concentration en eau à l'échelle subcellulaire. La mise en application de ces méthodologies nécessite l'utilisation des cryométhodes pour la préparation des échantillons. Pour l'imagerie champ sombre en microscopie à balayage transmission, nous observons des cryocoupes lyophilisées. En utilisant la propriété de linéarité entre l'intensité champ sombre et la densité de masse sèche locale de l'échantillon, nous reconstruisons une image paramétrique dont les niveaux de gris sont proportionnels à la teneur massique en eau. Pour la méthode EELS, nous utilisons des cryocoupes hydratées. En utilisant les signatures spectrales spécifiques de l'eau et des composants macromoléculaires dans la région des faibles pertes et en reconstruisant les spectres expérimentaux à partir de ces références, nous pouvons déterminer la concentration locale en eau. Cette méthode a été implémentée en mode spectre-image et permet de reconstruire des cartographies de la teneur en eau avec une résolution latérale de 200 nm. Nous avons validé et évalué la précision de ces deux méthodes en les appliquant à des échantillons tests. Enfin, nous avons appliqué la méthode EELS à l'étude de la cytotoxité d'un composé mercuriel (HgCl2) sur des hépatocytes de rat. Les résultats obtenus ont montré que la diminution du volume cellulaire initial est principalement due à la perte d'eau dans le noyau. De plus ces résultats semblent pouvoir être corrélés avec le phénomène d'apoptose causé par le mercure.

Ce travail de thèse traite du développement d'un procédé de déshydratation osmotique (DO) des produits végétaux, couplé à un champ électrique pulsé (CEP). Il vise à augmenter la perte en eau en minimisant le gain en solide. Pour ceci nous avons étudié les effets des paramètres du CEP (intensité et nombre d'impulsions), de la concentration de la solution osmotique, du type de soluté(s), de leur mélange, de la température de la solution osmotique et d'un champ centrifuge sur la cinétique de DO, de réhydratation et de séchage convectif L'essentiel de l'étude expérimentale de ce procédé a été mené sur des pommes et des carottes sous forme de disques traités par CEP de différentes intensités (0,10-1,10 kV/cm) et différents nombres d'impulsions (l00-1000) d'une durée de 100 μs. La DO a été réalisée à température variable (20-40°C), sous agitation magnétique (250 tr/min) et en présence d'accélération centrifuge variable (0-5430 x g). Après la mise en place d'une méthodologie expérimentale, nous avons montré que le CEP augmente la perte en eau (WL) et le gain en solide (SG) pendant la DO (sous agitation ou centrifugation). La combinaison de CEP avec du sel augmente davantage la WL, le SG et la capacité de réhydratation du tissu de carotte, mais diminue légèrement la fermeté du produit réhydraté. L'application du champ centrifuge pendant la DO augmente la WL tout en abaissant le SG, la capacité de réhydratation et la fermeté du tissu réhydraté. Si le but de la DO est également le gain en solide, la DO statique est particulièrement plus intéressante que la DO centrifuge. Par une augmentation modérée de la température de la solution osmotique (de 20 à 40°C), la durée de la DO centrifuge a été divisée par deux (de 120 à 60 minutes). On atteint ainsi une WL de 70% avec une consommation d'énergie électrique de 19 kJ/kg pour les carottes. Par ailleurs, la combinaison du CEP avec le champ centrifuge, le sel et le chauffage modéré a permis de réduire d'un facteur 2 le temps de DO. La cinétique de DO a été décrite par un modèle à deux exponentielles mettant en évidence deux étapes du transfert : un lessivage rapide, ne pouvant pas être pris en compte par la loi de Fick, et une diffusion lente. Une DO centrifuge avant un séchage convectif du tissu de carotte a eu comme conséquence une réduction importante du temps de séchage et une augmentation de la diffusivité effective de l'eau
The work presented in this thesis deals with the development of the osmotic dehydration (OD) process of vegetable products coupled to a pulsed electric field (PEF). It aims at increasing the water loss by minimizing the solid gain. The effect of PEF parameters (intensity and number of pulses), osmotic solution concentration, type of solute or mixtures, osmotic solution temperature and centrifugal field on the kinetics of OD, rehydration and convective drying, has been studied. The main experimental work was carried out with samples of apple and carrot, in form of disk, treated by PEF of different intensities (0. 10-1. 1 0 kV/cm) and different numbers of pulses (100-1000) of 100 μs. OD was carried out at various temperatures (20-40°C), under agitation (250 rpm) or various centrifugal accelerations (0-5430 x g). After the development of an experimental methodology, we observed that the application of PEF enhances both water loss (WL) and solid gain (SG) during OD (under stirring or centrifugation). The combination of PEF with salt enhances additionally the both WL, SG and the rehydration capacity of carrot tissue, but somewhat decreases the firmness of rehydrated product. The application of centrifugal force in combination with PEF and salt addition enhances significantly the WL during OD of carrots, but decreases SG, rehydration capacity and firmness of rehydrated tissue. If the goal of OD is also the gain of solids, the static OD may be better appropriated than the centrifugal OD, which is especially interesting in the case of desirable limitation of solid uptake. By an increase in mild temperatures of the osmotic solution (20 to 40°C), the centrifugal OD duration was reduced in two times (from 120 to 60 minutes). Thus a WL of 70% reached under an electrical energy consumption of 19 kJ/kg for carrots. The combination of the PEF with centrifugal force, salt and moderate heating is desirable when the maximal dehydration of product should be attained. The OD kinetics was described by a two-exponential model involving Iwo simultaneous processes : rapid convection, which cannot be taken into account by Fick's law, and diffusion. Centrifugal osmotic dehydration before the air drying of carrot tissue resulted in a spectacular reduction of drying time and an increase of effective water diffusivity

L'objectif de cette thèse est de mieux comprendre les mécanismes physiques contrôlant la mise en place de la structure alvéolaire au cours de la cuisson du pain. Des méthodes pour suivre par IRM la porosité et la teneur en eau ont été développées. Ainsi qu'un modèle de connaissance monodimensionnel. Celui-ci prend en compte la mise en place d'une croûte en surface, le passage d'une structure alvéolaire fermée vers une structure continue, le mécanisme d'évaporation condensation diffusion et la variation de la viscosité de la pâte. La confrontation de ces deux approches a montré que la cuisson joue un rôle à part entière dans la mise en place de la structure alvéolaire. Cette étude a mis en évidence que l'expansion n'est pas uniforme et que la croûte joue un rôle majeur comme contrainte à l'expansion globale et locale. De même, des éléments de confirmation sur la présence et la mise en place du mécanisme d'évaporation-condensation-diffusion en cours de cuisson ont été apportés
The objective of this PhD was to improve understanding of the physical mechanisms underlying the bread transformation during baking. Continuous methods based on MR image analysis were developped to measure during baking the local porosity and water content. In parallel a theoretical study of these mechanisms and a monodimensional model were developed, taking into account of the crust formation, the passage pf a closed porous structure to a continuous, the mechanism of evaporation condensation diffusion and the dough viscosity variation. The confrontation of both approaches confirmed the idea that baking plays an important part in bread porous structure formation. This study highlighted that the expansion is not uniform and that the crust plays a major role as a constraint for the total and local expansion. The results of this study also confirmed that the evaporation-condensation-diffusion mechanim takes place during baking

Parmi les nombreuses problématiques liées à la PEMFC, l'eau est un point crucial car elle est à la fois indispensable et indésirable dans le coeur de pile. En effet, les flux gazeux qui alimentent le système en réactifs sont humidifiés pour que la membrane soit convenablement hydratée afin de faciliter le transport des protons de l'anode vers la cathode. Mais à cet apport initial vient s'ajouter l'eau produite par la réaction électrochimique. Des gouttes d'eau liquide peuvent alors se former dans les pores des couches actives et peuvent grossir jusqu'à boucher les canaux des plaques d'alimentation en gaz. Ce travail de thèse est centré sur l'étude des écoulements gaz-liquide dans ces canaux, dont le diamètre hydraulique est de l'ordre du millimètre. Dans un premier temps, des micro-capteurs ont été mis au point pour détecter la présence d'eau liquide. Après une phase de tests en maquette froide, ces micro-capteurs ont été insérés dans une cellule de 25 cm2 de surface active, identique à celles étudiées au LRGP. Ceci a permis de montrer que dans une pile en fonctionnement, les fluctuations de tension sont liées à la présence d'eau liquide. Par ailleurs, des corrélations existantes ont été utilisées pour prédire les pertes de charge engendrées par la présence de deux phases dans les mini-canaux. Ces calculs ont été comparés aux mesures expérimentales, mettant en évidence l'influence de la couche de diffusion des gaz, située entre les canaux et la membrane, et l'importance des conditions opératoires.Ces méthodes originales viennent compléter les outils de diagnostic existants sans demander d'appareillage complexe et coûteux, ni nécessiter le développement de matériel spécifique, non optimisé pour une utilisation commerciale
Water management is a critical issue in the operation of proton exchange fuel cells (PEMFC). On one hand, the membrane must be sufficiently hydrated to allow the transport of protons from the anode side to the cathode side. But on the other hand, supersaturation of water vapour in the gas phase results in liquid water formation, which can be detrimental to the fuel cell operation. Liquid water can clog up the porous structure of the gas diffusion layer (GDL) and hinder the transport of gases in the catalyst layer. Liquid accumulation can also lead to the formation of water columns inside the gas flow channels, thus preventing the fuel gas from flowing into the reaction area.Micro-sensors have been designed to detect the presence of liquid water. Three of them were inserted inside the gas distribution channels of a 25 cm2 cell. The tests run with this equipped cell highlighted the link between the presence of liquid water and the variations of the cell voltage. Besides, existing correlations were used to calculate the pressure drop between the inlet and the outlet of the cathode channel due to two-phase flow during the cell operation. The results of this calculation were compared with experimental results. This part of the study highlighted the influence of the GDL and of the operating conditions on the flows inside the channels

L’un des accidents de dimensionnement d’un réacteur à eau pressurisée est l’Accident de Perte de Réfrigérant Primaire (APRP). L’évènement initiateur d’un tel accident est une brèche sur le circuit primaire du réacteur entrainant une perte d’inventaire en eau, et de ce fait conduit à un assèchement des assemblages combustibles. En conséquence, une augmentation considérable de la température surviendrait à l’intérieur du cœur du réacteur. Ainsi, les gaines de combustible peuvent éventuellement se déformer et des zones dites ballonnées apparaitre. Ces zones vont avoir un fort impact sur l’efficacité du refroidissement du cœur du réacteur. Pour contribuer à l’étude thermohydraulique d’un APRP, la présente thèse a pour but la caractérisation expérimentale des interactions entre un écoulement diphasique de vapeur/gouttes et une zone partiellement bouchée. Afin de reproduire un tel scénario, le banc expérimental thermohydraulique COLIBRI a été conçu. Plusieurs configurations géométriques de la zone ballonnée, caractéristiques d’un APRP, sont analysées (longueur et taux de bouchage associés au ballonnement). Afin de caractériser les échanges thermiques paroi/fluide ainsi que la dynamique des gouttes, des diagnostics optiques et thermiques sont utilisés : l’Anémométrie Phase Doppler (PDA) pour mesurer le diamètre et la vitesse des gouttes, la Fluorescence Induite par Laser (LIF) pour mesurer la température des gouttes et la Thermographie Infrarouge (IR) afin d’estimer le flux de chaleur extrait du tube par l’écoulement. En parallèle, une modélisation du problème a été développée afin d’obtenir une approche théorique de la capacité de refroidissement de l’écoulement diphasique. Le système d’équations décrivant la conservation de la masse, de la quantité de mouvement et de l’énergie permettra d’estimer l’impact respectif des différents mécanismes de transferts thermiques mis en jeu ainsi que l’évolution spatio-temporelle des paramètres thermohydrauliques
During a Loss of Coolant Accident (LOCA) in a Pressurized Water Reactor (PWR), caused by a break or a leakage on the primary circuit, partial or even complete drying of the fuel assemblies may occur. In these conditions, the fuel temperature increases, leading to a significant deformation and rupture of the fuel rod cladding. The cooling flow might be impaired, according to the size and distribution of the deformed zones within the fuel assemblies during the emergency cooling phase (Reflooding phase). To contribute to the thermalhydraulic study of the reflooding phase, this study aims to characterize experimentally the coolability of a representative deformed sub-channel by a steam-droplets flow under LOCA conditions. In order to reproduce such a scenario, the experimental thermal-hydraulic set-up COLIBRI was designed. Several geometrical blockage configurations are analyzed (Blockage ratios and axial lengths). Three measurement techniques are set up to follow the cooling transient phase of each experience: Phase Doppler Anemometry (PDA) in order to obtain both velocity and diameter of droplets, Laser Induced Fluorescence (LIF) to measure the mean droplet temperature and Infrared thermography to estimate the heat flux removed by the two-phase flow. Additionally, a one-dimensional mechanistic model, taking into account of the heat transfers mechanisms in the post-dry out region, is developed in order to analyze the experimental data and identify each one of the wall-to-fluid heat transfers (radiation with vapor and droplets, convection with vapor, evaporation, and droplet impact)

La reproduction expérimentale de transitoires thermiques accidentels de type Accident par Perte de Réfrigérant Primaire (APRP) en laboratoire a permis d’observer la fragmentation du combustible fortement irradié lorsque la gaine se déforme sous l’augmentation de la température. Ces fragments de petites tailles peuvent se relocaliser dans le ballon voire être éjectés hors du crayon cas de rupture de gaine. La zone High Burnup Structure (HBS) des combustibles fortement irradiés est la plus susceptible de se fragmenter et d’être relocalisée par sa position en périphérie de pastille. Pour expliquer ce phénomène, l’hypothèse retenue est que le transitoire provoque une surpression dans les bulles HBS ce qui mène à la décohésion des joints de grains et à la fragmentation. Cette thèse a pour but de développer un critère de fissuration mécanique du combustible pour mieux comprendre le comportement des bulles HBS lors des conditions thermiques APRP. Ce travail se base sur une méthode une méthode micromécanique en trois étapes : i) la représentation qui permet de caractériser la microstructure de la zone HBS (leurs dimensions, leur fraction volumique, et la pression interne). Deux sources d’informations seront utilisées : les observations expérimentales provenant de disques ou de pastilles de combustible irradiés à fort taux de combustion et d’outils numériques(avec Alcyone-Caracas [JSB+14])
Under Loss Of Coolant Accident(LOCA) transients conditions, the high irradiated fuel is fragmented in small sizes fragments who can be relocated in the balloon, or being ejected out of the fuel rod if the latter burst. This work focuses on the pellet rim, where bubbles density increases owing to a higher irradiation level. Usually the hypothesis used to explain fuel fragmentation during transient is grain cleavage induced by over pressurized fission gas bubbles, located at the grain boundary. The aim of this study is to define a macroscopic fragmentation model based on a micro mechanical approach to have a better understanding of the fuel mechanical behaviour at lower scale : size and volume fraction of fragments. This PhD introduces a stepwise micromechanical method based on three steps : i) firstly, we detail how to model the HBS microstructure including pressurized porosities, based on experimental or numerical data and define a representative volume element (RVE)

Au cours d’un transitoire d’Accident de Perte de Réfrigérant Primaire (APRP), la vaporisation de l’eau dans la cuve d’un réacteur nucléaire conduit à l’assèchement et à l’augmentation de la température des crayons de combustible, à leur gonflement thermomécanique et à la rupture des gaines de ces crayons remplies de matériaux combustibles fragmentés. Ce gonflement peut être à l’origine d’un bouchage significatif d’une partie du coeur et compromettre ainsi son refroidissement lors de la phase de renoyage où l’eau injectée via les systèmes de sécurité pénètre dans le bas du coeur. Lors de cette phase de renoyage, la vaporisation importante de l’eau produit un fort débit de vapeur qui arrache et entraîne des gouttelettes dans les zones bouchées. L’enjeu de cette thèse est d’évaluer les capacités de refroidissement des crayons ballonnés par l’impact des gouttes d’eau. Pour ce faire, une étude expérimentale est réalisée au LEMTA de Nancy, afin de mesurer le flux de refroidissement d’un train de gouttes impactant une paroi chaude. L’influence des caractéristiques dynamiques des gouttes sur le flux échangé entre la goutte et la paroi est expérimentalement étudiée. Ces essais ont permis la réalisation d’une base de donnée permettant de valider un modèle de flux goutte/paroi Ce modèle d’échange goutte/paroi est réalisé à partir d’une modélisation des paramètres clefs gouvernant l’échange, à savoir, le diamètre d’étalement de la goutte sur la paroi, l’épaisseur de la couche de vapeur créée sous la goutte et le temps de séjour de la goutte sur la paroi. Ce modèle, validé expérimentalement, est intégré dans le code NEPTUNE_CFD dans le but de réaliser des simulations de refroidissement d’un assemblage de crayon, en phase de renoyage, en prenant en compte l’effet des gouttes impactantes
In a pressurized water reactor (PWR), during a Loss Of Coolant Accident (LOCA), liquid water evaporates and the fuel assemblies are not cooled anymore; as a consequence, the temperature rises to such an extent that some parts of the fuel assemblies can be deformed resulting in ’ballooned regions’. When reflooding occurs, the cooling of these partially blocked parts of the fuel assemblies will depend on the coolant flow that is a mixture of overheated vapour and undersaturated droplets. The aim of this thesis is to study the heat transfer between droplets and hot walls of the fuel rods. In this purpose, an experimental device has been designed in accordance with droplets and wall features (droplet velocity and diameter, wall temperature) representative of LOCA conditions. The cooling of a hot Nickel disk, previously heated by induction, is cooled down by a stream of monodispersed droplet. The rear face temperature profiles are measured by infrared thermography. Then, the estimation of wall heat flux is performed by an inverse conduction technique from these infrared images. The effect of droplet dynamical properties (diameter, velocity …) on the heat flux is studied. These experimental datas allow us to validate an analytical model of heat exchange between droplet and hot slab. This model is based on combined dynamical and thermal considerations. On the one hand, the droplet dynamics is considered through a spring analogy in order to evaluate the evolution of droplet features such as the spreading diameter when the droplet is squeezed over the hot surface. On the other hand, thermal parameters, such as the thickness of the vapour cushion beneath the droplet, are determined from an energy balance. In the short term, this model will be integrated in a CFD code (named NEPTUNE_CFD) to simulate the cooling of a reactor core during a LOCA, taking into account the droplet/wall heat exchange

L'eau est un constituant essentiel de l'atmosphère des supergéantes rouges (RSG), dont l'influence reste mal comprise. Le spectre observé de l'eau de ces étoiles ne peut être reproduit que par l'ajout d'une coquille de gaz moléculaire, les MOLsphères. Cependant, l'hypothèse des MOLsphères reste fragile et sujette à caution. Dans le but de mieux interpréter les spectres observés, la synthèse de spectres hors équilibre thermodynamique local est une approche potentiellement importante. Les effets hors ETL étant potentiellement fort, ils pourraient être en mesure de lever les problèmes de l'interprétation des raies de l'eau sans ajout de MOLsphère et impliquer un rôle important dans la dynamique de l'atmosphère. Pour cela, nous avons développé une méthode originale en mesure de résoudre l'équation de transfert pour les nombreuses transitions radiatives de l'eau sans l'approximation ETL. Cette méthode a été mise en oeuvre via le développement d'un code de transfert radiatif parallèle. Les premiers résultats montrent que les effets hors ETL dans l'atmosphère des RSG, et leur impact sur le spectre comme sur certaines observables utilisées pour sonder ces étoiles, sont importants.

L’extrapolation des réacteurs catalytiques nécessite l’acquisition des données cinétiques sur des réacteurs à petite échelle dans les conditions opératoires industrielles. Le critère de dimensionnement utilisé lors de la réduction d’échelle est la conservation de la vitesse volumique horaire, ce qui conduit à des vitesses de circulation très faibles dans les réacteurs pilotes à lit-fixe. A ces vitesses, les flux de transfert de matière externes peuvent devenir limitant par rapport au flux de réaction. Dans ce contexte, une nouvelle géométrie de réacteur a été imaginée pour intensifier les transferts de matière et chaleur et pour augmenter les vitesses de circulation des fluides : le réacteur "filaire". Il s’agit d’un réacteur dont le diamètre est égal ou proche de celui des grains de catalyseur et avec un ratio longueur sur diamètre très élevé. Le principal objectif de cette thèse est de caractériser ce réacteur en termes d’hydrodynamique et de transferts de matière externes pour définir ses limites d’utilisation. En écoulement diphasique, ce réacteur est relativement piston et la rétention liquide est élevée, ce qui permet d'assurer un mouillage total du catalyseur. En ce qui concerne les vitesses des transferts de matière externe, celles-ci sont proches de celles d'un réacteur agité avec panier et sont supérieures à celles caractéristiques d'un réacteur pilote à lit-fixe conventionnel. Cette observation est liée à l’augmentation des vitesses locales du liquide et à la présence d'un écoulement du type Taylor modifié. En conclusion, le réacteur "filaire" constitue une alternative efficace aux réacteurs pilotes à lit-fixe pour l’étude de catalyseurs mis en forme
Small size fixed-bed reactors are a common choice for testing industrial supported catalyst under industrial operating conditions. The most common criterion for reactor’s scale-down is based on the conservation of the liquid hourly space velocity which leads to a very low fluid flow velocity at the laboratory scale. Under these conditions, the external mass transfer flux can become the limiting step of the process. In this context, a new reactor geometry was proposed to intensify mass and heat transfers and to increase fluid flow velocities: the single pellet string reactor. This reactor is composed of a tube with an internal diameter close to that of the catalyst particles and with a high length over diameter ratio. The main goal of this thesis is to characterise the hydrodynamic and external mass transfer performances of this new reactor in order to define its application domain. In two-phase gas-liquid flow, the reactor flow is plug flow and the liquid hold-up values are high, which insures a complete wetting of the catalyst particles. The mass transfer coefficients were quantified and the measured rates are much higher than those observed in conventional pilot fixed-bed reactors, which can be explained by the increased local liquid velocities and by the modified Taylor flow regime. Catalytic tests with a very fast model reaction revealed that the external mass transfer performances of the single pellet string reactor are close to those measured in a stirred tank reactor equipped with a catalytic basket. In conclusion, the single pellet string reactor represents a new and efficient alternative to fixed-bed pilot reactors to study shaped catalysts

En conditions hypothétiques d’accident par perte de réfrigérant primaire, la gaine en alliage de zirconium des crayons combustibles des réacteurs nucléaires à eau pressurisée peut être temporairement exposée à de la vapeur d’eau à haute température (jusqu’à 1 200°C) avant d’être refroidie puis trempée à l’eau. Dans certaines conditions, après éclatement, la gaine peut absorber une quantité très importante d’hydrogène (hydruration secondaire), pouvant atteindre 3 000ppm mass. localement, lors du maintien sous vapeur d’eau à haute température.Cette étude porte sur l’effet, peu étudié jusqu’alors, de fortes concentrations en hydrogène sur les caractéristiques métallurgiques et mécaniques de deux alliages de zirconium, le Zircaloy-4 et le M5®, au cours et après refroidissement depuis le domaine des hautes températures, auxquelles le zirconium est en phase β. Un protocole a été mis au point afin de charger en hydrogène, de manière homogène jusqu’à ~3 000ppm-mass., des tronçons de tube de gainage de plusieurs centimètres de long. Les transformations de phases, la ségrégation des éléments chimiques et la précipitation des hydrures lors du refroidissement depuis le domaine d’existence de la phase β du zirconium ont été étudiées, pour les matériaux contenant jusqu’à ~3 000ppm-mass. d’hydrogène en moyenne, au moyen de différentes techniques : diffraction de neutrons in-situ en cours de refroidissement depuis 700°C, diffraction de rayons X, µ-ERDA, et microscopie électronique notamment. Les résultats ont été confrontés à des prévisions thermodynamiques. Puis, pour étudier l’effet de fortes teneurs en hydrogène sur le comportement mécanique de la phase (ex-)β du zirconium, des essais de traction axiale ont été effectués à différentes températures entre 20 et 700°C, au cours du refroidissement depuis le domaine de phase β, sur des échantillons contenant jusqu’à ~3 000ppm-mass. d’hydrogène en moyenne. Les résultats montrent que les propriétés métallurgiques et mécaniques de la phase (ex-)β des alliages de zirconium dépendent fortement de la température et de la teneur en hydrogène
Under hypothetical loss-of-coolant accident conditions, fuel cladding tubes made of zirconium alloys can be exposed to steam at high temperature (up 1 200°C) before being cooled and then quenched in water. In some conditions, after burst occurrence the cladding can rapidly absorb a significant amount of hydrogen (secondary hydriding), up to 3 000wt.ppm locally, during steam exposition at HT.The study deals with the effect, poorly studied up to date, of high contents of hydrogen on the metallurgical and mechanical properties of two zirconium alloys, Zircaloy-4 and M5®, during and after cooling from high temperatures, at which zirconium is in its β phase. A specific facility was developed to homogeneously charge in hydrogen up to ~3 000wt.mass. cladding tube samples of several centimeters in length. Phase transformations, chemical element partitioning and hydrogen precipitation during cooling from the β temperature domain of zirconium were studied by using several techniques, for the materials containing up to ~3 000wt.ppm of hydrogen in average: in-situ neutron diffraction upon cooling from 700°C, X-ray diffraction, µ-ERDA, EPMA and electron microscopy in particular. The results were compared to thermodynamic predictions. In order to study the effect of high hydrogen contents on the mechanical behavior of the (prior-)β phase of zirconium, axial tensile tests were performed à various temperatures between 20 and 700°C upon cooling from the β temperature domain, on samples with mean hydrogen contents up to ~3 000ppm-mass.The results show that metallurgical and mechanical properties of the (prior-)β phase of zirconium alloys strongly depend on temperature and hydrogen content

Étude de l'estimation des flux du rayonnement solaire à partir de paramètres météorologiques et géophysiques faciles à évaluer, dans les conditions de la zone sahélienne de l'Afrique de l'ouest. Un nouveau capteur dénommé "bac solaire muni de réflecteurs" est proposé pour surmonter le handicap du faible échauffement du capteur plan classique en début de matinée, et permettant d'obtenir une température de 100**(O)C avant 10 heures