Les travaux de cette thèse portent sur l'intégration monolithique de nouvelles fonctions pour les transistors de puissance à technologie verticale et grille isolée. Les efforts se sont concentrés plus particulièrement autour de deux fonctions : l'intégration monolithique d'un dispositif d'alimentation pour le circuit de commande rapprochée, et l'intégration monolithique d'un récepteur optique nécessaire à l'isolation galvanique entre la commande rapprochée et la commande éloignée. Le mémoire de thèse se structure en trois chapitres équivalents : présentation et validation des structures, modélisation analytique des phénomènes, et enfin conception et caractérisation des dispositifs. Les champs<br />d'applications de ces travaux couvrent un large spectre, favorisant l'émergence de convertisseurs de puissance innovants, à haute densité de puissance et coût de fabrication réduit.

Le développement des activités d'élevage dans le monde fait actuellement l'objet de nombreuses interrogations, notamment en ce qui concerne leurs impacts sur l'environnement. Dans un tel contexte, les éleveurs peuvent être amenés à vouloir reconcevoir leurs systèmes d'élevage afin de mieux intégrer les exigences du développement durable. La modélisation systémique est un bon outil pour acquérir une vision holistique des systèmes ; j'interroge donc ses capacités à accompagner de telles dynamiques. Ma question de recherche est la suivante : " Comment modéliser le fonctionnement des systèmes d'élevage pour accompagner les éleveurs dans des processus de reconception de leurs systèmes d'élevage ? ". Pour y répondre, je mets en place une démarche comprenant deux volets complémentaires: (i) une analyse des modèles de systèmes d'élevage disponibles dans la littérature afin d'identifier leurs intérêts et leurs limites pour accompagner les éleveurs dans de telles dynamiques ; (ii) la proposition d'une méthode pour construire des modèles conceptuels du fonctionnement des systèmes d'élevage qui soient réellement structurés par la participation d'éleveurs. Cette méthode a été conçue et testée avec des groupes d'éleveurs laitiers convertis et en cours de conversion à l'agriculture biologique dans le Parc Naturel Régional du Pilat (42). Les résultats montrent : (i) qu'une modélisation participative du fonctionnement des systèmes d'élevage réalisée en petits groupes d'éleveurs est un bon moyen pour stimuler leurs réflexions individuelles et collectives, et donc pour accompagner les processus de reconception de leurs systèmes d'élevage ; (ii) que les modèles co-construits avec les éleveurs via cette démarche participative présentent, par rapport aux modèles de systèmes d'élevage disponibles dans la littérature, des qualités en matière d'intégration de différents sous-systèmes, différents points de vue disciplinaires et différentes échelles de temps. Ainsi, ma thèse offre des pistes pour renouveler les cadres d'analyse de la zootechnie des systèmes d'élevage et pour resserrer les liens entre ses deux objectifs que sont " comprendre le fonctionnement des systèmes d'élevage " et " accompagner leurs évolutions vers davantage de durabilité ". En ce sens, il s'agit de renforcer la contribution de la discipline aux innovations systémiques en élevage.

Ces dernières années, la physique des neutrinos a présenté de nouvelles perspectives de physique appliquée. En effet, les antineutrinos (ne) émis par une centrale nucléaire dépendent du combustible : leur détection constituerait donc une sonde permettant de déterminer la composition isotopique du coeur. L'Agence Internationale de l'Énergie Atomique (AIEA) a montré son intérêt pour le potentiel de cette détection comme nouvel outil au profit de son département des Garanties et a créé un groupe de travail ad hoc dédié. Notre objectif est de déterminer le degré de précision d'une part atteint par la détection des ne et d'autre part requis pour être utile à l'AIEA et d'en déduire les performances requises pour un détecteur de l'ordre du m3. Nous présentons d'abord la physique sur laquelle repose notre étude de faisabilité : les neutrinos, la décroissance b des produits de fission (PF) et leur conversion en spectre d'ne. Nous présentons ensuite nos outils de simulation : le code MCNP Utility for Reactor Evolution (MURE) développé au sein de l'IN2P3 initialement pour étudier les réacteurs de Génération IV. Grâce au code MURE couplé aux bases de données nucléaires, nous construisons les spectres d'ne en sommant les contributions des PF. Cette méthode est la seule qui permette de calculer les spectres d'ne associés à des réacteurs du futur : nous présentons les prédictions de spectres pour des combustibles innovants. Nous calculons ensuite l'émission en ne associée à différents concepts de réacteurs actuels et futurs, dans le but de déterminer la sensibilité de la sonde ne à différents scénarios de détournement en tenant compte des contraintes imposées par la neutronique.

L'optimisation des processus de conception est une activité de recherche en pleine évolution, soulignée dans de nombreuses références et pratiques des entreprises dans l'objectif l'amélioration et le développement de produits nouveaux. Notre démarche s'inscrit dans la continuité de ces activités qui prend comme point de départ la diversité des processus de conception existants et la difficulté de réaliser un choix où une adaptation. D'ou notre problématique est résumée autour d'une question centrale que nous formulons de la manière suivante : comment optimiser le choix d'un processus de conception soumis à un environnement contraint ? La réponse à cette question est à travers la proposition d'un outil d'aide au choix qui converge vers l'installation d'un processus de conception. Cet outil est tridimensionnel, où la première dimension vise la préparation de la phase amont de conception, la deuxième dimension sélectionne un processus de conception sur une carte de classement et l'objectif de la troisième dimension est l'identification des métiers, outils et méthodes pour le développement des produits. La partie expérimentale de notre travail nous a conduit à valider l'outil développer et proposer comment l'exploiter par des concepteurs. L'optimisation est réalisée dans notre travail par la proposition de l'outil tridimensionnel d'un coté et de l'autre par l'exploitation des algorithmes d'optimisation pour la modélisation de l'outil. Des nouvelles pistes de recherche pour l'amélioration sont identifiées et proposées pour des futurs travaux. / The optimization of the design process is a research evolving highlighted in numerous references and business practices with the aim improving and developing new products. Our approach is a continuation of those activities that takes as its starting point the diversity of existing design processes and the difficulty of achieving a selection where adaptation. Hence our problem is summarized around a central question which we formulate as follows: how to optimize the choice of the design process subject to a constrained environment? The answer to this question is through the proposition of a tool Help in choosing which converges to the installation of a design process. This tool is three-dimensional, where the first dimension relates to the preparation of the upstream design phase, the second dimension selects a design process on a map classification and the objective of the third dimension is the identification of trades tools and methods for product development. The experimental part of our work has led us to validate the developed tool and propose how to use by designers. Optimization is achieved in our work by the proposal of a three-dimensional tool side and the other by the use of optimization algorithms for modeling tool. New avenues of research for improvement are identified and proposed for future work.

La nécessité de simulations précises d’un réacteur nucléaire et spécialement dans des cas de cœurs et de configurations de combustible complexes, a imposé un usage accru de Codes Neutroniques Stochastiques (CNS). De plus, une demande a émergé pour des CNS à capacité inhérente d’estimation en continu de la variation de la composition isotopique du cœur ainsi qu’à couplage thermo-hydraulique optimisé. Des capacités supplémentaires sont exigées pour ces codes au vu de leur utilisation pour l’étude de nouveaux concepts de réacteur comme les Réacteurs Conduits par Accélérateur (RCA). Plus précisément, le réacteur hybride comprenant un réacteur nucléaire conventionnel et un accélérateur, nécessite l’analyse des deux composantes (réacteur – accélérateur) par un outil capable de couvrir le spectre énergétique neutronique extrêmement étendu qui caractérise ce système hybride.Ce travail présente les principales caractéristiques et capacités du nouveau CNS ANET (Advanced Neutronics with Evolution and Thermal hydraulic feedback) développé en collaboration du NCSR Demokritos (Grèce) avec CNRS/IDRIS et UPMC (France) et couvrant autant que possible les exigences exposées ci-dessus. ANET est basé sur la version ouverte du code PHE GEANT3.21 et est destiné à effectuer des analyses de cœurs de réacteurs conventionnels de génération II et III ainsi que des RCA. ANET est construit avec la capacité inhérentea) d’effectuer des calculs d’évolution du combustibleb) de simuler le processus de spallation dans le cas des RCAtout en tenant compte de la thermo-hydraulique du système.La version actuelle d’ANET utilise les trois estimateurs standard Monte Carlo pour le calcul du facteur de multiplication neutronique effectif (keff), soit l’estimateur de collision, celui d’absorption et celui de longueur de trace. Pour ce qui est du calcul du débit de fluence neutronique et des taux de réaction, les estimateurs de collision et de longueur de trace sont implémentés dans ANET suivant la procédure standard Monte Carlo. Pour ce qui concerne les calculs d’évolution (par exemple la consommation du combustible), une approche purement stochastique est implémentée dans ANET. A noter que la procédure usuelle consiste à coupler le code neutronique stochastique avec un code déterministe qui calcule la consommation du combustible. Pour les besoins d’analyse des RCA, le module INCL/ABLA a été incorporé dans ANET de façon à ce que le processus de spallation soit simulé par le code. La capacité d’ANET de simuler des configurations classiques a été démontrée en utilisant des résultats de mesures et des simulations de vérification effectuées en utilisant d’autres codes bien établis, ainsi qu’il est montré par la suite.Des données provenant de plusieurs installations et des analyses de problèmes-type internationaux ont été utilisés pour vérifier et valider les capacités d’ANET.Pour conclure, les résultats obtenus lors des comparaisons avec des mesures ou avec des simulations effectuées en utilisant d’autres codes neutroniques stochastiques ou déterministes, montrent qu’ANET possède la capacité de calculer correctement d’importants paramètres de systèmes critiques ou sous-critiques. Par ailleurs, l’application préliminaire d’ANET à des problèmes dépendant du temps fournit des résultats encourageants. ANET produit des estimations de consommation de combustible raisonnables, compte tenu que des incertitudes dans ce domaine sont souvent de l’ordre de 20% ou plus. Finalement, les performances du code dans le cas de KUCA montrent qu’ANET peut analyser des RCA de façon satisfaisante. / The necessity for precise simulations of a nuclear reactor especially in case of complex core and fuel configurations has imposed the increasing use of Monte Carlo (MC) neutronics codes. Besides, a demand of additional stochastic codes’ inherent capabilities has emerged regarding mainly the simulation of the temporal variations in the core isotopic composition as well as the incorporation of the T-H feedback. In addition to the above, the design of innovative nuclear reactor concepts, such as the Accelerator Driven System (ADSs), imposed extra requirements of simulation capabilities. More specifically, the combination of an accelerator and a nuclear reactor in the ADS requires the simulation of both subsystems for an integrated system analysis. Therefore a need arises for more advanced simulation tools, able to cover the broad neutrons energy spectrum involved in these systems.This work presents the main features and capabilities of the new MC neutronics code ANET (Advanced Neutronics with Evolution and Thermal hydraulic feedback), being developed in NCSR Demokritos (Greece) in cooperation with CNRS/IDRIS and UPMC (France) and intending to meet as effectively as possible the above described modelling requirements. ANET is based on the open-source version of the HEP code GEANT3.21 and is targeting to the creation of an enhanced computational tool in the field of reactor analysis, capable of simulating both GEN II/III reactors and ADSs. ANET is structured with inherent capability of (a) performing burnup calculations and (b) simulating the spallation process in the ADS analysis, while taking T-H feedback into account.The current ANET version utilizes the three standard Monte Carlo estimators for the neutron multiplication factor (keff) calculation, i.e. the collision estimator, the absorption estimator and the track-length estimator. Regarding the simulation of neutron fluence and reaction rates, the collision and the track-length estimators are implemented in ANET following the standard Monte Carlo procedure. For the burnup calculations ANET attempts to apply a pure Monte Carlo approach, adopting the typical procedure followed in stochastic codes. With respect to code improvements for the ADS analysis, so far ANET has incorporated the INCL/ABLA code so that the spallation process can be inherently simulated. The ANET reliability in typical computations was tested using observational data and parallel simulations by different codes as described in the following chapters.Various installations and international benchmarks were considered suitable for the verification and validation of all the previously mentioned features incorporated in the new code ANET. The obtained results are compared with experimental data from the nuclear infrastructures and with computations performed by well-established stochastic or deterministic neutronics codes and show satisfactory agreement with both measurements and independent computations, verifying thus ANET’s ability to successfully simulate important parameters of critical and subcritical systems. Also, the preliminary ANET application for dynamic analysis is encouraging since it indicates the code capability to inherently provide a reasonable prediction for the core inventory evolution taking into account the uncertainties of the order of 20% and even higher that are traditionally expected in core inventory evolution calculations. Lastly, the code performance in the KUCA case was found satisfactory demonstrating thus inherent capability of analyzing ADSs.

L’accroissement de la population humaine, l’agriculture intensive et le développement industriel créent une pollution de l’air qui aujourd’hui devient préoccupante pour notre santé et notre environnement. Si la qualité de l’air extérieur fait l’objet depuis plusieurs décennies de règlementations qui permettent aujourd’hui de constater une diminution globale de la pollution dans les grandes agglomérations européennes, la pollution de l’air intérieur a quant à elle été longtemps sous-estimée. En effet, avec le développement de matériaux composites pour la construction et l’ameublement, la gamme de polluants de l’air intérieur s’est très largement agrandie et les concentrations ont globalement augmenté. Plusieurs études ont ainsi montré que de nombreux composés organiques volatils étaient détectés dans l’air intérieur à des concentrations bien plus élevées qu’à l’extérieur. D’autre part, la modification des modes de vie sédentaires et citadines ont pour conséquence une augmentation du temps passé dans des espaces confinés comme les logements, les lieux de travail et les transports en commun. Le simple renouvellement de l’air intérieur par de l’air extérieur devenant de moins en moins satisfaisant dans les grandes agglomérations, de nouvelles méthodes de traitement sont actuellement développées pour diminuer les concentrations de ces polluants tout en limitant la consommation d’énergie. La photocatalyse, en tant que procédé d’oxydation avancé fait partie des technologies intéressantes pour minéraliser des composés organiques volatils (COV). Après un rapide rappel du contexte sociétal de la pollution atmosphérique, les conditions de mesures et les méthodes possibles pour le traitement de cette pollution sont présentées. Le chapitre suivant regroupe les résultats sur le développement de matériaux photocatalytiques innovants et la mesure de leur efficacité. La première partie de ce chapitre fait le bilan des réacteurs photocatalytiques adaptés à l’étude de réactions à l’interface solide-gaz et résume les nombreuses difficultés liées à l’évaluation des performances de divers matériaux dans des conditions le plus souvent difficilement comparables. Dans la seconde partie, un premier matériau composite constitué de film polymère et de dioxyde de titane a été caractérisé par sa capacité à oxyder un composé volatil, le diméthyle disulfure, utilisé en agriculture pour la fumigation. Le développement d’un second matériau photocatalytique original, constitué de fibres de TiO2 pur a, quant à lui, été caractérisé par sa capacité à minéraliser des COV représentatifs de la pollution de l’air intérieur (acétone, heptane, toluène). Les deux dernières parties de ce chapitre se situent à l’interface entre la photochimie et la biologie. Dans un premier temps, la capacité d’inactivation bactérienne d’un textile « intelligent » sur lequel sont fixées des particules de dioxyde de titane couplées à un photosensibilisateur a été étudiée et l’efficacité sous rayonnement visible de ce tissu original a été analysée. L’impact de la pollution de l’air intérieur sur des cellules de la peau fait l’objet de la dernière partie de ce chapitre. Pour cela un montage permettant d’exposer des cellules de kératinocytes en culture, mais également des biopsies de peau humaine, à des concentrations contrôlées en COV a été mis au point. Nous avons ainsi pu mettre en évidence une réponse cellulaire à ce stress environnemental et préciser l’origine de ce stress. Enfin ce travail se termine par une ouverture sur des projets de recherche actuellement en cours ayant pour objet la mesure des espèces réactives de l’oxygène impliquées dans les réactions photochimiques et le développement de nouveau matériaux hybrides polymère/photosensibilisateurs. Des idées de projets à l’interface de la photochimie et de la biologie ouvrent de nouvelles perspectives à la suite de ces premiers résultats. / The increase of human population, the modern agriculture and industrial development generate air pollution, which is nowadays worrying for health and environment. Since several decades, outdoor air pollution has been regulated giving rise a global decrease of pollution in the most important European cities. However indoor air pollution was neglected for a long time. Indeed with development of composite materials for building and furnishing, the number of air pollutants strongly increased together with their concentrations. Several studies have thus demonstrated that numerous volatile organic compounds (VOC) were detected indoor at much higher concentration than outdoor. Moreover, due to the modification of sedentary and urban lifestyles, the time spent in confined spaces like housing, working places and public transportation increases. It is less and less satisfactory to simply renew indoor air with outdoor air in most of urban agglomerations. Accordingly, new processes for air treatment are developed in order to decrease indoor air pollutant concentrations while limiting energetic consumption. Photocatalysis is an advanced oxidation process potentially interesting for VOC removal. After a short reminder on the societal context of atmospheric pollution, measurement and treatment methods are presented in chapters I and II. The following chapter gathers the results obtained on the development of new photocatalytic materials and on the measure of their efficiency. The first part of this chapter is devoted to an overview of photocatalytic reactors for gas solid reactions and summarizes the numerous problems arising from the comparison of different materials under various conditions, which are not always similar. In the second part, a composite material made of titanium dioxide encapsulated in a polymer film is characterized and used for the oxidation of a volatile compound used for agricultural fumigation, dimethyl disulfide. The spectroscopic analysis led to the optimization of the material as a function of its thickness and its titanium dioxide loading. A second innovative photocatalytic material made of pure TiO2 fibers is characterized by its mineralization ability of representative indoor air VOC (acetone, heptane, and toluene). The performance of this material is compared to that of a commercial one, Quartzel ® made of TiO2 deposited on quartz fibers, under strictly identical conditions. The two last parts of this chapter are at the interface between photochemistry and biology. In a first strep, bacterial inactivation by a smart textile where titanium dioxide particles coupled with a photosensitizer is studded under visible light. In the last part, the impact of indoor air pollution on skin cells is presented. A dedicated device allowing keratinocytes culture cells and skin biopsies exposures to controlled VOC concentrations is developed. It is thus possible to evidence and to determine the origin of the cellular response to this environmental stress. At last, new research projects for a near future are then presented. They concern the determination of reactive oxygen species involved in photochemical reactions and the development of new hybrid polymers encapsulating photosensitizing molecules. Prospective ideas at the interface of photochemistry and biology conclude this memory.