L’azote (N) est un élément indispensable pour les végétaux mais reste limitant dans la majorité des écosystèmes forestiers. La source principale de N pour les arbres provient de la décomposition des litières. Afin d’étudier le devenir du N des litières dans l’écosystème forestier, une expérience de marquage d’une cohorte de litière enrichie en azote 15 (15N) a été mise en place dans dix hêtraies européennes. Sur le moyen terme (une décennie), les profils 15N dans le sol montrent une faible incorporation du marqueur en profondeur (>10cm). Dans les feuilles, la dynamique d’incorporation du 15N par l’arbre témoigne de la mise à disposition du N des litières puis de sa stabilisation dans les agrégats du sol. L’utilisation du N dérivé des litières par l’arbre dépend des besoins en N des arbres mais aussi du type d’humus. Les arbres sous moder sont capable d’utiliser le N dérivé des litières directement depuis l’horizon organique. Environ 25 % des besoins totaux en N de l’arbre sont couverts par la réallocation du N, et 75 % sont issus du prélèvement du N dans le sol. / Nitrogen ( N) is an essential element for plants but is limited in most forest ecosystems. The main source of N for trees comes from the decomposition of litter. The fate of litter N on the long term (ten years) in beech forest was followed using one cohort of litter enriched in nitrogen-15 (15N) in ten sites in Europe. 15N in the soil profile showed a low incorporation of litter-derived N deeper than 10 cm. Leaf 15N dynamics illustrate the litter N availability and then its stabilization in the soil aggregates.The use of litter derived N in the tree depends on the needs of N by trees but also on the type of humus. At moder humus sites, trees are able to mine the litter-derived N directly from the organic horizon. Approximately 25 % of the total N requirement of the trees are covered by the N reallocation, and 75 % comes from soil N uptake.

Cette étude s’inscrit dans le cadre d’une gestion commune de l’uranium et du plutonium par un procédé original reposant sur l’échange cationique au sein de nanoclusters d’uranyle et qui permet une utilisation directe de ces précurseurs double pour la fabrication de pastilles d’oxyde mixte. Les travaux de la thèse ont visé à démontrer que des composés peroxo-hydroxydes double d’uranyle et d’ions terres-rares (utilisés comme simulants des actinides mineurs) pouvaient répondre à cet objectif industriel. La démarche de compréhension a été décomposée en deux grandes étapes, (i) l’obtention d’une poudre d’oxyde mixte de type fluorine par décomposition thermique des sels initiaux puis, (ii) la fabrication de pastilles densifiées aux caractéristiques microstructurales optimisées. Pour ces deux étapes, les analyses expérimentales ont été réalisées par des approches ex-situ et in-situ, et cela pour des conditions opératoires variées en température et en nature de l’atmosphère réactionnelle. Les mécanismes et phénomènes physico-chimiques associés aux transformations ont été principalement étudiés par dosages chimiques des espèces (redox et ICP-AES), diffraction des rayons X, spectroscopies UV-visible, infrarouge et d’absorption X, analyses thermiques, (ATG-MS, ATG-ATD, dilatométrie) et observations en microscopie optique, électronique à balayage et en transmission. La décomposition thermique conduisant à l’obtention d’une poudre d’oxyde mixte homogène apparait régie par deux paramètres clés, la diffusion de l’élément d’ajout (Nd ou Ce) au sein des phases uranifères et la pression partielle en oxygène. Les travaux montrent également que les transformations successives sont qualitativement isomorphiques, et que les distributions en taille et en forme des particules du précurseurs demeurent jusqu’à la phase d’oxyde de type fluorine. Le procédé d’obtention du précurseur par une voie d’hydrométallurgie offre des poudres de grande surface spécifique. Bien qu’il n’ait pas été possible d’extraire les paramètres thermodynamiques du frittage par les expériences in-situ, les analyses ex-situ des pastilles densifiées laissent supposer que les mécanismes densifiant reposeraient sur une diffusion aux joints de grains. Les observations microstructurales ont permis de montrer une distribution homogène des grains et de la distribution des cations métalliques en solution solide. Les résultats de la thèse confortent grandement les potentialités de cette voie originale reposant sur l’emploi de précurseurs peroxo-hydroxyde double d’uranyle et de terre-rare pour une gestion commune de l’uranium et du plutonium dans des usines de retraitement du futur. / The present Ph-D work is part of a project investigating the combined management of uranium and plutonium by an original process based on cationic exchange within uranyl nanoclusters which allows a direct use of these precursors for the manufacturing of mixed-oxide pellets. The study aimed to demonstrate that double peroxo-hydroxide of uranyl and rare earth ions (used as simulants of minor actinides) could meet this industrial objective. The methodology was divided into two main steps, (i) preparation of fluorine-type mixed oxide powders by thermal decomposition of the salts and then (ii) manufacturing densified pellets with optimized microstructural behaviors. For these two steps, the experimental analyses were performed using ex-situ and in-situ approaches, for various operating conditions in terms of temperature and nature of the reaction atmosphere. The physical-chemistry mechanisms and phenomena associated to the transformations were mainly studied by chemical analysis of species (redox and ICP-AES), X-ray diffraction, UV-visible, infrared and X-ray absorption spectroscopies, thermal analyses, (TGA-MS, TGA-TDA, dilatometry) and observations by optical, scanning and transmission electron microscopies. The thermal decomposition leading to a homogeneous mixed oxide powder appears to be governed by two key parameters, the diffusion of the adding element (Nd or Ce) within the uranium based phases and the partial pressure of oxygen. The work also shows that the successive transformations are qualitatively isomorphic, and that the size and shape distributions of the precursor’s particles remain up to the fluorine-type oxide phase. The process of obtaining the precursor by a hydrometallurgical route offers powders with a large specific surface area. Although it was not possible to extract the thermodynamic parameters of sintering by in-situ experiments, ex-situ analyses of the densified pellets suggest that the densifying mechanisms would be based on diffusion at the grain boundaries. Microstructural observations showed a homogeneous distribution of grains and of metallic cations in solid solution. The results of the Ph-D thesis greatly confirm the ability of this original approach based on the use of double peroxo-hydroxides of uranyl and rare earth ions as precursors for the management of uranium and plutonium in future reprocessing plants.

Nous considérons des problèmes d'optimisation stochastique et de théorie des jeux avec des mesures de risque. Dans une première partie, nous mettons l'accent sur la cohérence temporelle. Nous commençons par prouver une équivalence entre cohérence temporelle et l'existence d'une formule imbriquée pour des fonctions. Motivés par des exemples bien connus dans les mesures de risque, nous étudions trois classes de fonctions: les fonctions invariantes par translation, les transformées de Fenchel-Moreau et les fonctions supremum. Ensuite, nous étendons le concept de cohérence temporelle à la cohérence entre joueurs, en remplaçant le temps séquentiel par un ensemble non ordonné et les fonctions par des relations binaires. Enfin, nous montrons comment la cohérence entre joueurs est liée à des formes de décomposition séquentielles et parallèles en optimisation. Dans une seconde partie, nous étudions l'impact des mesures de risque sur la multiplicité des équilibres dans les problèmes de jeux dynamiques dans les marchés complets et incomplets. Nous concevons un exemple où l'introduction de mesures de risque conduit à l'existence de trois équilibres au lieu d'un dans le cas risque neutre. Nous analysons la capacité de deux algorithmes différents à trouver les différents équilibres. Nous discutons des liens entre la cohérence des joueurs et les problèmes d'équilibre dans les jeux. Dans une troisième partie, nous étudions l'optimisation robuste pour l'apprentissage automatique. En utilisant des mesures de risque convexes, nous fournissons un cadre unifié et proposons un algorithme adapté couvrant trois ensembles d'ensembles d'ambiguïté étudiés dans la littérature / We consider stochastic optimization and game theory problems with risk measures. In a first part, we focus on time consistency. We begin by proving an equivalence between time consistent mappings and the existence of a nested formula. Motivated by well-known examples in risk measures, we investigate three classes of mappings: translation invariant, Fenchel-Moreau transform and supremum mappings. Then, we extend the concept of time consistency to player consistency, by replacing the sequential time by any unordered set and mappings by any relations. Finally, we show how player consistency relates to sequential and parallel forms of decomposition in optimization. In a second part, we study how risk measures impact the multiplicity of equilibria in dynamic game problems in complete and incomplete markets. We design an example where the introduction of risk measures leads to the existence of three equilibria instead of one in the risk neutral case. We analyze the ability of two different algorithms to recover the different equilibria. We discuss links between player consistency and equilibrium problems in games. In a third part, we study distribution ally robust optimization in machine learning. Using convex risk measures, we provide a unified framework and propose an adapted algorithm covering three ambiguity sets discussed in the literature

Dans un contexte de grande concurrence internationale, la simulation numérique du comportement joue un rôle primordial dans le domaine aéronautique, permettant de réduire les délais et les coûts de conception, d'évaluer la pertinence de nouvelles solutions technologiques avant de se lancer dans les investissements qu'elles imposent. Visant la simulation de structures assemblées, ce travail de thèse a consisté a développer une méthode de décomposition de domaine mixte, multiéchelle, s’appuyant sur le solveur LaTIn. Afin de simplifier le traitement discret des quantités d'interface, la méthode proposée utilise un représentant des interefforts qui évolue dans le même espace que les déplacements d’interface (H^1/2). Elle s'appuie sur le produit scalaire associé à ces quantités pour le calcul des travaux d'interface. Délicat à calculer, ce produit scalaire est traité par une approximation validée numériquement. Le calcul de la matrice de masse pleine en découlant est récompensé par un taux de convergence montré indépendant du pas du maillage et de la taille des sous-domaines sur plusieurs cas-tests faisant intervenir notamment du contact. / Mechanical industries' need of liability in numerical simulations leads to evermore fine and complex models taking into account complicated physical behaviours. With the aim of modelling large complex structures, a non-overlapping mixed domain decomposition method based on a LaTIn-type iterative solver is proposed.The method relies on splitting the studied domain into substructures and interfaces which can both bear mechanical behaviors so that perfect cohesion, contact, delamination can be modelled by the interfaces. The associated solver enables to treat at small scales nonlinear phenomena and, as commonly done, scalabilty is ensured by a coarse problem. The method presented uses the Riesz representation theorem to represent interface tractions in H^1/2 in order to discretize them accordingly to the displacements. Independence of convergence and search direction's optimal value from mesh size is evidenced and high precision can be reached in few iterations.Different test-cases assess the method for perfect and contact interfaces.

353121\u / The utilization of solar light-driven photocatalysts has attracted an increasing attention in creating green energy and purifying environment from harmful pollutants. In photocatalysis technology, semiconductor-based photocatalysis has diverse applications including the decomposition of organic pollutants. In particular, titanium dioxide (TiO₂)-based photocatalysts have been extensively studied because of their low cost and outstanding physical and chemical properties. However, the photocatalytic performance of TiO₂ is not very high due to the weak light absorption and the fast charge carrier recombination. Therefore, the main target of the research presented in this thesis is to develop new methods to prepare more efficient materials based on TiO₂ for organic pollutants decomposition. For this purpose, the uniform titanate nanodisks (TNDs) with an average diameter of 22 nm were first synthesized by using different types of capping agents, including benzyl alcohol (BA), benzyl ether (BE) and oleylamine (OM). SiO₂ nanospheres (SiO₂ NSs) in nanoscale diameter as the core of the structure were then coated with TNDs using a layer-by-layer deposition technique in the presence of polyethylenimine (PEI) solution to design the TND-PEI/SiO₂ NSs. Based on the developed TND-PEI/SiO₂ NSs, creating a heterojunction between TiO₂ and other visible light active semiconductors is one of the interesting ways to optimize and enhance performance of TiO₂ in the visible region. In order to synthesize these TiO₂-based heterojunction composites, several cation (Cu²⁺, Ni²⁺, and Pt²⁺) solutions were loaded over TND-PEI/SiO₂ NSs to obtain CuO/TiO₂/SiO₂, Ni²⁺/TiO₂/SiO₂ or Pt²⁺/TiO₂/SiO₂ materials, respectively. The co-existence of CuO, Ni²⁺, and Pt²⁺ functioning as co-catalysts led to a remarkable enhancement of the photocatalytic performance of TiO₂. The new developed materials have shown not only high porosity and high specific surface area, but also strong solar light absorption. As a result, the photocatalytic activity of these new materials and the effect of different co-catalysts were investigated in the photocatalytic decomposition of methanol. TiO₂-based heterojunction composites (CuO/TiO₂/SiO₂) was further treated by H₂S. This non-metal doping TiO₂ is a well-known and effective way to decrease the band gap, which can result in the absorption of more visible light. The photodegradation of methanol in aqueous solution was deployed to test the photocatalytic activities of TiO₂-based material and further widens its applications in water treatment. These modifications proved that the light absorption of CuO/TiO₂ was improved compared with Ni²⁺/TiO₂ and Pt²⁺/TiO₂. CuO/TiO₂ material after H₂S treatment was found to exhibit a good performance in the degradation of methanol from aqueous solutions under solar light irradiation.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La décomposition thermique de l 'azométhane, CH3N2CH3, a été étudiée en système statique entre 250 et 320°C et de 5 à 402 torr. L'identification des produits formés au cours de la pyrolyse a été faite par chromatographie en phase gazeuse et par spectrométrie de masse. Les principaux produits de décomposition sont, par ordre d'importance, l'azote, le méthane et, selon la température de pyrolyse utilisée, l'éthane ou le C2H5N2CH3. Nous avons aussi constaté la formation d'autres produits, en quantités moins importantes, soit des hydrocarbures en C2 et C3 et des produits azotés tels des hydrazines, des hydrazones et un diimide… / Montréal Trigonix inc. 2018

353121\u / The utilization of solar light-driven photocatalysts has attracted an increasing attention in creating green energy and purifying environment from harmful pollutants. In photocatalysis technology, semiconductor-based photocatalysis has diverse applications including the decomposition of organic pollutants. In particular, titanium dioxide (TiO₂)-based photocatalysts have been extensively studied because of their low cost and outstanding physical and chemical properties. However, the photocatalytic performance of TiO₂ is not very high due to the weak light absorption and the fast charge carrier recombination. Therefore, the main target of the research presented in this thesis is to develop new methods to prepare more efficient materials based on TiO₂ for organic pollutants decomposition. For this purpose, the uniform titanate nanodisks (TNDs) with an average diameter of 22 nm were first synthesized by using different types of capping agents, including benzyl alcohol (BA), benzyl ether (BE) and oleylamine (OM). SiO₂ nanospheres (SiO₂ NSs) in nanoscale diameter as the core of the structure were then coated with TNDs using a layer-by-layer deposition technique in the presence of polyethylenimine (PEI) solution to design the TND-PEI/SiO₂ NSs. Based on the developed TND-PEI/SiO₂ NSs, creating a heterojunction between TiO₂ and other visible light active semiconductors is one of the interesting ways to optimize and enhance performance of TiO₂ in the visible region. In order to synthesize these TiO₂-based heterojunction composites, several cation (Cu²⁺, Ni²⁺, and Pt²⁺) solutions were loaded over TND-PEI/SiO₂ NSs to obtain CuO/TiO₂/SiO₂, Ni²⁺/TiO₂/SiO₂ or Pt²⁺/TiO₂/SiO₂ materials, respectively. The co-existence of CuO, Ni²⁺, and Pt²⁺ functioning as co-catalysts led to a remarkable enhancement of the photocatalytic performance of TiO₂. The new developed materials have shown not only high porosity and high specific surface area, but also strong solar light absorption. As a result, the photocatalytic activity of these new materials and the effect of different co-catalysts were investigated in the photocatalytic decomposition of methanol. TiO₂-based heterojunction composites (CuO/TiO₂/SiO₂) was further treated by H₂S. This non-metal doping TiO₂ is a well-known and effective way to decrease the band gap, which can result in the absorption of more visible light. The photodegradation of methanol in aqueous solution was deployed to test the photocatalytic activities of TiO₂-based material and further widens its applications in water treatment. These modifications proved that the light absorption of CuO/TiO₂ was improved compared with Ni²⁺/TiO₂ and Pt²⁺/TiO₂. CuO/TiO₂ material after H₂S treatment was found to exhibit a good performance in the degradation of methanol from aqueous solutions under solar light irradiation.

Dans les turbomachines, le bruit du volume tournant est considéré comme une source majeure d’inconfort. La connaissance et l’identification des sources de bruit du rotor sont primordiales pour la conception d’une machine silencieuse et énergétiquement plus efficace. Ce document examine la capacité à la fois de la décomposition orthogonale aux valeurs (POD) et la décomposition aux valeurs singulières (SVD) à identifier les zones sur la surface d’une source (pale de ventilateur) fixe ou en mouvement subsonique qui contribuent le plus à la puissance acoustique rayonnée. La méthode de calcul de la dynamique des fluides (CFD) du code source OpenFoam est utilisée comme une première étape pour évaluer le champ de pression à la surface de la pale en mouvement subsonique. Les fluctuations de ce champ de pression permettent d’estimer à la fois le bruit de charge et la puissance sonore qui est rayonnée par la pale basée sur l’analogie acoustique de Ffowcs Williams et Hawkings (FW&H). Dans une deuxième étape, le bruit de charge estimé est également utilisé tant pour les approches POD et SVD. On remarque que la puissance sonore reconstruite par les deux dernières approches en se fondant uniquement sur les modes acoustiques les plus importants est similaire à celle prédite par l’analogie de FW&H. De plus, les modes les plus rayonnants estimés par la méthode SVD sont projetés sur la surface de la pale, mettant ainsi en évidence leurs emplacements. Il est alors prévu que cette identification soit utilisée comme guide pour l’ingénieur dans la conception d’une roue moins bruyante.

Le raisonnement efficace dans une grande base de connaissance en logique de description est un défi actuel en raison des inférences "insurmontables", même pour des langages des logiques de description relativement inexpressives. En effet, la présence des axiomes dans la terminologie (TBox) est une des raisons importantes causant une augmentation exponentielle de la taille de l'espace de recherche explorée par les algorithmes d'inférence. Le raisonnement dans la logique de description (LD), c'est essentiellement le test de la relation de la subsomption entre les concepts. Par conséquent, on cherche toujours les expédients pour optimiser ce raisonnement. Des techniques d'optimisation pour améliorer la performance du raisonneur d'une LD se divisent donc naturellement en trois niveaux. Le premier est le niveau conceptuel considérant des techniques pour optimiser les structures d'axiomes dans la TBox. Le deuxième, le niveau algorithmique examinant des techniques pour réduire les exigences de stockage de l'algorithme de tableaux et pour optimiser le test de la relation de subsomption (satisfaisabilité). Le troisième, l'optimisation de requête cherchant des stratégies d'exécution optimales d'une requête d'interrogation dans une base de connaissances. Dans ce mémoire, nous avons étudié une approche de décomposition de l'ontologie s'appelant la "décomposition overlay" qui vise à un deux objectifs principaux : l'optimisation du raisonnement et la méthodologie de conception des ontologies. D'une part l'optimisation pour laquelle nous cherchons à diviser une ontologie dans un ensemble de sous ontologies dont chacune contient une partie de l'ensemble d'axiomes de l'ontologie originale permet d'obtenir ainsi une réduction relative du temps de raisonnement ; d'autre part la méthodologie de conception qui permet de remplacer une ontologie par un ensemble d'ontologies dans une organisation plus ou moins "optimale". Pour le premier objectif, la décomposition overlay d'une ontologie a comme résultat un ensemble de sous-ontologies regroupées dans une ontologie distribuée, appelée ontologie-décomposante (TBox-décomposante) et représentée par la logique de description distribuée. Intuitivement, le fait de pouvoir raisonner parallèlement sur ces sous-ontologies ayant chacune un espace de recherche réduit peut conduire à une réduction du temps relatif du raisonnement. Une propriété importante de cette ontologie est d'être interprétée dans le même domaine que l'ontologie originale. Ceci est une base qui nous suggère la proposition de deux algorithmes de raisonnement pour cette ontologie-décomposante. Concernant l'objectif de méthodologie de conception, nous introduisons deux méthodes de décomposition de l'ontologie reposant sur la décomposition heuristique des graphes. Une méthode repose sur la décomposition selon les séparateurs minimaux des graphes triangulaires et la seconde sur la décomposition selon la mesure des coupes normalisées des régions d'un graphe.