Dans le domaine de la mesure de faibles masses de matière fissile (235U, 239Pu, 241Pu...) dans des colis de déchets radioactifs, l'Interrogation Neutronique Active (I.N.A.) est une méthode de mesure non-destructive permettant d'atteindre de bonnes performances. Elle reste cependant pénalisée par des incertitudes liées notamment aux effets de la matrice du colis de déchets. L'objectif de cette thèse est le développement d'une méthode de correction de ces effets de matrice, reposant sur la détermination de la teneur en matériaux absorbants (chlore et hydrogène) dans une matrice homogène de 118 litres. L'idée exploitée est d'utiliser la spectrométrie des rayonnements gamma de capture neutronique pour identifier et quantifier les composants de la matrice et en déduire un indicateur de sa teneur relative en chlore, afin de choisir le coefficient d'étalonnage le plus représentatif pour l'interprétation de la mesure neutronique I.N.A. Ce document expose tout d'abord les besoins de contrôle et de caractérisation des objets radioactifs ainsi que les moyens employés dans le cadre de la mesure nucléaire. Un accent particulier est mis sur l'I.N.A. Les colis de déchets concernées dans cette thèse sont des déchets technologiques, de densité inférieure à 0,4 g/cm3 et constituées majoritairement de matériaux hydrogénés et chlorés. L'intérêt des rayonnements gamma de capture pour la détermination d'un indicateur de la teneur relative en chlore des matrices et la méthode de correction définie sont ensuite exposés. Des premiers essais expérimentaux réalisés auprès d'une cellule de mesure I.N.A. existante (PROMETHEE 6) ont révélé son inadéquation au problème posé. En effet, aucun signal hydrogène provenant des matrices n'a pu être mis en évidence compte tenu d'un même signal parasite intense. En outre, le niveau de signal chlore mesuré s'est avéré faible. Une cellule de mesure dédiée à la détection des rayonnements gamma de capture, baptisée REGAIN (REcherche des Gamma d'Activation et Irradiation Neutronique), a alors été dimensionnée à l'aide du code de calcul Monte-Carlo N-Particle (MCNP). Les mesures effectuées auprès de cette nouvelle cellule ont permis de mettre en évidence l'hydrogène des matrices et d'obtenir des signaux gamma d'intérêt utilisables. L'exploitation de ces résultats a ensuite conduit à la définition d'une méthode de correction reposant sur le tracé d'abaques reliant l'indicateur retenu - rapport du signal chlore (doublet à 786/88 keV) et du signal hydrogène (raie à 2223,3 keV) - à la teneur relative en PolyChlorure de Vinyle (PVC) de la matrice, puis au coefficient d'étalonnage I.N.A. calculé par le code de calcul MCNP. Cette méthode de correction réduit l'incertitude sur la masse de contaminant annoncée par rapport à l'interprétation pénalisante réalisée sans aucune connaissance de la composition de la matrice, et ce sur la majeure partie du domaine de compositions et de densités étudié. Les limites actuelles de la méthode proposée se situent principalement dans la dispersion de l'indicateur choisi en fonction de la densité pour une composition de matrice donnée.

Cette thèse est consacrée à la simulation d'écoulements turbulents, incompressibles ou à faible nombre de Mach pour des applications touchant à la sûreté nucléaire. En particulier, nous nous concentrons sur le développement et l'analyse mathématique de schémas numériques performants pour la méthode dite de Simulation des Grandes Echelles. Ces schémas sont basés sur des méthodes à pas fractionnaires de type correction de pression et des éléments finis non conformes de bas degré. Deux arguments semblent essentiels à la construction de tels schémas: le contrôle de l'énergie cinétique et la précision pour des écoulements à convection dominante. Concernant la discrétisation en temps, nous proposons un schéma de type Crank-Nicolson et nous montrons qu'il satisfait un contrôle de l'énergie cinétique. Ce schéma présente de plus l'avantage d'être peu dissipatif numériquement (résidu d'ordre deux en temps). Concernant le défaut de précision de la discrétisation par l'élément fini de Rannacher-Turek, nous envisageons deux approches. La première consiste à construire un schéma pénalisé contraignant les degrés de liberté tangents aux faces des cellules à s'écrire comme combinaison linéaire des degrés de liberté normaux alentour. La deuxième approche repose sur l'enrichissement de l'espace discret d'approximation pour la pression. Enfin, différents tests numériques sont présentés en dimensions deux et trois et pour des maillages généraux, afin d'illustrer les capacités des schémas étudiés et de confronter les résultats théoriques et expérimentaux.

Les modèles de distribution d’espèces ont été identifiées comme pertinents pour cartographier et caractériser la qualitéd’habitat des moustiques vecteurs du paludisme, Anopheles, afin de participer à l’estimation du risque de transmission decette maladie et à la définition de stratégies de lutte anti-vectorielle ciblées. La transmission du paludisme dépend de laprésence et de la distribution des vecteurs, qui dépendent elles-mêmes des conditions environnementales définissant laqualité des habitats écologiques des Anopheles. Cependant, dans certaines régions, les données de captures d’Anophelessont rares, et rend difficile la cartographie de leurs habitats. De plus, le recueil de ces données est très souvent soumis à desbiais d’échantillonnage.Cette thèse fournit une solution à la cartographie des vecteurs du paludisme, en considérant deux aspects très peu étudiésdans la modélisation : le faible nombre de sites de présence disponibles et l’existence d’un biais d’échantillonnage. Uneméthode originale de correction de l’effet du biais d’échantillonnage est proposée puis appliquée à des données de présencedu principal vecteur du paludisme en Guyane, Anopheles darlingi. Un modèle de distribution d’An. darlingi a ensuite étéconstruit, permettant d’obtenir une carte de qualité d’habitat en cohérence avec la connaissance des entomologistes etfournissant des performances de prédiction élevées. La méthode de correction proposée a ensuite été comparée auxméthodes existantes dans un contexte applicatif caractérisé par la rareté des données d’occurrence de l’espèce et laprésence d’un biais d’échantillonnage. Les résultats montrent que la méthode développée est adaptée aux cas où le nombrede sites de présence est faible. Cette thèse contribue, d’une part, à combler les lacunes théoriques et d’applicabilité desméthodes actuelles visant à corriger l’effet des biais d’échantillonnage et, d’autre part, à compléter la connaissance sur ladistribution spatiale et la bioécologie du principal vecteur du paludisme en Guyane française. / Species distribution models are identified as relevant to map and characterize the habitat quality of Anopheles genusmosquitoes, transmitting malaria, and thus to both participate in the estimation of the transmission risk of this disease and inthe definition of targeted vector control actions. The malaria transmission depends on the presence and distribution of thevectors, which are themselves dependent on the environmental conditions that define the quality of the ecological habitats of the Anopheles. However, in some areas, Anopheles collection data remain scarce, making it difficult to model these habitats. In addition, the collection of these data is very often subjected to significant sampling biases, due, in particular, to unequal accessibility to the entire study area. This thesis provides a solution to the mapping of malaria vectors, considering two very few studied aspects in modeling: the low number of available presence sites and the existence of a sampling bias. An original method for correcting the effect of the sampling bias is proposed and then applied to presence data of Anopheles darlingi species - the main vector of malaria in South America - in French Guiana. Then, a distribution model of An. darlingi was built to obtain a map of habitat quality consistent with entomologists’ knowledge and providing high prediction performances. The proposed correction method was then compared to existing methods in an application context characterized by the scarcity of the species occurence data and the presence of a sampling bias. The results show that the developed method is adapted to cases where the number of sites of presence is low. This thesis contributes, on the one hand, to fill theoretical and applicability lacuna of current methods intended to correct the effect of the sampling bias and, on the other hand, to supplement the knowledge on both the spatial distribution and the bio-ecology of the main malaria vector in French Guiana.

Cette thèse est consacrée à la simulation d'écoulements turbulents, incompressibles ou à faible nombre de Mach pour des applications touchant à la sûreté nucléaire. En particulier, nous nous concentrons sur le développement et l'analyse mathématique de schémas numériques performants pour la méthode dite de Simulation des Grandes Echelles. Ces schémas sont basés sur des méthodes à pas fractionnaires de type correction de pression et des éléments finis non conformes de bas degré. Deux arguments semblent essentiels à la construction de tels schémas: le contrôle de l'énergie cinétique et la précision pour des écoulements à convection dominante. Concernant la discrétisation en temps, nous proposons un schéma de type Crank-Nicolson et nous montrons qu'il satisfait un contrôle de l'énergie cinétique. Ce schéma présente de plus l'avantage d'être peu dissipatif numériquement (résidu d'ordre deux en temps). Concernant le défaut de précision de la discrétisation par l'élément fini de Rannacher-Turek, nous envisageons deux approches. La première consiste à construire un schéma pénalisé contraignant les degrés de liberté tangents aux faces des cellules à s'écrire comme combinaison linéaire des degrés de liberté normaux alentour. La deuxième approche repose sur l'enrichissement de l'espace discret d'approximation pour la pression. Enfin, différents tests numériques sont présentés en dimensions deux et trois et pour des maillages généraux, afin d'illustrer les capacités des schémas étudiés et de confronter les résultats théoriques et expérimentaux. / This thesis is devoted to the simulation of incompressible or low Mach turbulent flows, for nuclear safety applications. In particular, we focus on the development and analysis of performing numerical schemes for the Large Eddy Simulation technique. These schemes are based on fractional step methods of pressure correction type and on nonconforming low degree finite elements. Two requirements seems essential to build such schemes, namely a control of kinetic energy and the accuracy for convection dominated flows. Concerning the time marching algorithm, we propose a Crank-Nicolson like scheme for which we prove a kinetic energy control. This scheme has the advantage to be numerically low dissipative (numerical dissipation residual is second order in time). Concerning the low accracy of the Rannacher-Turek discretization, two approaches are investigated in this work. The first one consists in building a penalized scheme constraining the velocity degrees of freedom tangent to the faces to be written as a linear combination of the normal ones. The second approach relies on the enrichment of the pressure approximation discrete space. Finally, various numerical tests are presented in both two and three dimensions and for general meshes, to illustrate the capacity of the schemes and compare theoretical and experimental results.

Dans les études épidémiologiques, les erreurs de mesure de l’exposition étudiée peuvent biaiser l’estimation des risques liés à cette exposition. Un grand nombre de méthodes de correction de l’effet de ces erreurs a été développé mais en pratique elles ont été rarement appliquées, probablement à cause du fait que leur capacité de correction et leur mise en œuvre sont peu maîtrisées. Une autre raison non moins importante est que, en l’absence de données répétées ou de données de validation, ces méthodes de correction exigent la connaissance détaillée des caractéristiques (taille, nature, structure et distribution) des erreurs de mesure. L’objectif principal de cette thèse est d’étudier l’impact de la prise en compte des erreurs de mesure dans les analyses du risque de décès par cancer du poumon associé à l’exposition au radon à partir de la cohorte française des mineurs d’uranium (qui ne dispose ni de données répétées, ni de données de validation). Les objectifs spécifiques étaient (1) de caractériser les erreurs de mesure associées aux expositions radiologiques (radon et ses descendants, poussières d’uranium et rayonnements gamma), (2) d’étudier l’impact des erreurs de mesure de l’exposition au radon et à ses descendants sur l’estimation de l’excès de risque relatif (ERR) de décès par cancer du poumon et (3) d’étudier et comparer la performance des méthodes de correction de l’effet de ces erreurs. La cohorte française des mineurs d’uranium comprend plus de 5000 individus exposés de manière chronique au radon et à ses descendants qui ont été suivis en moyenne pendant 30 ans. Les erreurs de mesure ont été caractérisées en prenant en compte l’évolution des méthodes d’extraction et de la surveillance radiologique des mineurs au fil du temps. Une étude de simulation basée sur la cohorte française des mineurs d’uranium a été mise en place pour étudier l’impact de ces erreurs sur l’ERR ainsi que pour comparer la performance des méthodes de correction. Les résultats montrent que les erreurs de mesure de l’exposition au radon et à ses descendants ont diminué au fil des années. Pour les premières années, avant 1970, elles dépassaient 45 % et après 1980 elles étaient de l’ordre de 10 %. La nature de ces erreurs a aussi changé au cours du temps ; les erreurs essentiellement de nature Berkson ont fait place à des erreurs de nature classique après la mise en place des dosimètres individuels à partir de 1983. Les résultats de l’étude de simulation ont montré que les erreurs de mesure conduisent à une atténuation de l’ERR vers la valeur nulle, avec un biais important de l’ordre de 60 %. Les trois méthodes de correction d’erreurs considérées ont permis une réduction notable mais partielle du biais d’atténuation. Un avantage semble exister pour la méthode de simulation extrapolation (SIMEX) dans notre contexte, cependant, les performances des trois méthodes de correction sont fortement tributaires de la détermination précise des caractéristiques des erreurs de mesure.Ce travail illustre l’importance de l’effet des erreurs de mesure sur les estimations de la relation entre l’exposition au radon et le risque de décès par cancer du poumon. L’obtention d’estimation de risque pour laquelle l’effet des erreurs de mesure est corrigé devrait s’avérer d’un intérêt majeur en support des politiques de protection contre le radon en radioprotection et en santé publique. / In epidemiological studies, measurement errors in exposure can substantially bias the estimation of the risk associated to exposure. A broad variety of methods for measurement error correction has been developed, but they have been rarely applied in practice, probably because their ability to correct measurement error effects and their implementation are poorly understood. Another important reason is that many of the proposed correction methods require to know measurement errors characteristics (size, nature, structure and distribution).The aim of this thesis is to take into account measurement error in the analysis of risk of lung cancer death associated to radon exposure based on the French cohort of uranium miners. The mains stages were (1) to assess the characteristics (size, nature, structure and distribution) of measurement error in the French uranium miners cohort, (2) to investigate the impact of measurement error in radon exposure on the estimated excess relative risk (ERR) of lung cancer death associated to radon exposure, and (3) to compare the performance of methods for correction of these measurement error effects.The French cohort of uranium miners includes more than 5000 miners chronically exposed to radon with a follow-up duration of 30 years. Measurement errors have been characterized taking into account the evolution of uranium extraction methods and of radiation protection measures over time. A simulation study based on the French cohort of uranium miners has been carried out to investigate the effects of these measurement errors on the estimated ERR and to assess the performance of different methods for correcting these effects.Measurement error associated to radon exposure decreased over time, from more than 45% in the early 70’s to about 10% in the late 80’s. Its nature also changed over time from mostly Berkson to classical type from 1983. Simulation results showed that measurement error leads to an attenuation of the ERR towards the null, with substantial bias on ERR estimates in the order of 60%. All three error-correction methods allowed a noticeable but partial reduction of the attenuation bias. An advantage was observed for the simulation-extrapolation method (SIMEX) in our context, but the performance of the three correction methods highly depended on the accurate determination of the characteristics of measurement error.This work illustrates the importance of measurement error correction in order to obtain reliable estimates of the exposure-risk relationship between radon and lung cancer. Corrected risk estimates should prove of great interest in the elaboration of protection policies against radon in radioprotection and in public health.

Dans les études épidémiologiques, les erreurs de mesure de l'exposition étudiée peuvent biaiser l'estimation des risques liés à cette exposition. Un grand nombre de méthodes de correction de l'effet de ces erreurs a été développé mais en pratique elles ont été rarement appliquées, probablement à cause du fait que leur capacité de correction et leur mise en œuvre sont peu maîtrisées. Une autre raison non moins importante est que, en l'absence de données répétées ou de données de validation, ces méthodes de correction exigent la connaissance détaillée des caractéristiques (taille, nature, structure et distribution) des erreurs de mesure. L'objectif principal de cette thèse est d'étudier l'impact de la prise en compte des erreurs de mesure dans les analyses du risque de décès par cancer du poumon associé à l'exposition au radon à partir de la cohorte française des mineurs d'uranium (qui ne dispose ni de données répétées, ni de données de validation). Les objectifs spécifiques étaient (1) de caractériser les erreurs de mesure associées aux expositions radiologiques (radon et ses descendants, poussières d'uranium et rayonnements gamma), (2) d'étudier l'impact des erreurs de mesure de l'exposition au radon et à ses descendants sur l'estimation de l'excès de risque relatif (ERR) de décès par cancer du poumon et (3) d'étudier et comparer la performance des méthodes de correction de l'effet de ces erreurs. La cohorte française des mineurs d'uranium comprend plus de 5000 individus exposés de manière chronique au radon et à ses descendants qui ont été suivis en moyenne pendant 30 ans. Les erreurs de mesure ont été caractérisées en prenant en compte l'évolution des méthodes d'extraction et de la surveillance radiologique des mineurs au fil du temps. Une étude de simulation basée sur la cohorte française des mineurs d'uranium a été mise en place pour étudier l'impact de ces erreurs sur l'ERR ainsi que pour comparer la performance des méthodes de correction. Les résultats montrent que les erreurs de mesure de l'exposition au radon et à ses descendants ont diminué au fil des années. Pour les premières années, avant 1970, elles dépassaient 45 % et après 1980 elles étaient de l'ordre de 10 %. La nature de ces erreurs a aussi changé au cours du temps ; les erreurs essentiellement de nature Berkson ont fait place à des erreurs de nature classique après la mise en place des dosimètres individuels à partir de 1983. Les résultats de l'étude de simulation ont montré que les erreurs de mesure conduisent à une atténuation de l'ERR vers la valeur nulle, avec un biais important de l'ordre de 60 %. Les trois méthodes de correction d'erreurs considérées ont permis une réduction notable mais partielle du biais d'atténuation. Un avantage semble exister pour la méthode de simulation extrapolation (SIMEX) dans notre contexte, cependant, les performances des trois méthodes de correction sont fortement tributaires de la détermination précise des caractéristiques des erreurs de mesure.Ce travail illustre l'importance de l'effet des erreurs de mesure sur les estimations de la relation entre l'exposition au radon et le risque de décès par cancer du poumon. L'obtention d'estimation de risque pour laquelle l'effet des erreurs de mesure est corrigé devrait s'avérer d'un intérêt majeur en support des politiques de protection contre le radon en radioprotection et en santé publique.

L’exploration d’une nouvelle physique à l’échelle d’énergie des « Tera electron Volt » (TeV) nécessite de collisionner des leptons dans de grands accélérateurs linéaires à grande luminosité. Ces collisionneurs linéaires requiert une taille de faisceau à l’echelle nanométrique au Point d’Interaction (IP).Parmi les multiples effets participant à la degradation de la luminosité, la correction de la chromaticité, l’effet du rayonnement synchrotronique et la correction des erreurs dans la ligne sont parmi les trois effets à maîtriser afin de réduire la taille du faisceau dans la Section Finale de Focalisation (FFS).Cette these propose un nouveau schéma de correction de la chromaticitè que l’on appelera “non-entrelacé”, appliqué ici au projet CLIC. Lors de l’implementation de cette nouvelle methode, il a été mis en evidence que le probléme principal est la dispersion de deuxième ordre au Doublet Final (FD), qui traverse un sextupole utilisé pour annuler les composantes géometriques restantes.L’effet du rayonnement peut être evalué par méthode de tracking des particules ou par des approximations analytiques. Afin d’inclure ces effets du rayonnement et les paramétres optiques de la ligne pendant la conception et le processus d’optimisation, l’effet Oide et le rayonnement dû aux aimants dipolaires ont été etudiés.Le résultat analytique du rayonnement synchrotronique dans les aimants dipolaires fut generalisé dans les cas avec alpha et dispersion non-nulles à l’IP. Cette généralisation est utilisée pour améliorer le code de simulation PLACET.Le rayonnement dans les aimants quadripolaires finaux imposent une limite à la taille verticale minimale du faiceau, connu comme l’effet Oide. Celui-ci est uniquement important à 3 TeV, donc deux possibilités sont explorées pour atténuer sa contribution dans la taille du faisceau : doubler la longueur et réduire le gradient du dernièr quadripole (QD0), ou integrer une paire d’aimants octupolaires, un en amont et un en aval du QD0.Une partie des exigences du FFS pour les nouveaux collisionneurs linéaire à leptons est testée expérimentalement dans l’« Accelerator Test Facility » (ATF). La réduction de la taille du faisceau d’électrons en utilisant le schéma local de correction de la chromaticité est explorée dans une extension de la ligne originale, appellé ATF2, oú deux buts furent fixés : atteindre 37 nm de taille verticale du faisceau à l’IP, et stabiliser de l’ordre du nanomètre la position verticale du faisceau à l’IP. Depuis 2014, une taille de 44 nm avec un nombre de particules d’environ 0.1 × 10^10 par paquet est atteint de manière regulière.Des cavités radio-frequence seront utilisées pour la stabilisation du faisceau, et également pour détecter le déplacement/les fluctuations du faisceau au dehors la marge tolerable pour le systéme de mesure, ainsi que des erreurs non detectées dans l’optique.Un set de trois cavités furent installées et sont utilisées pour mesurer la trajectoire du faiceau dans la région de l’IP, fournissant ainsi des informations pour reconstruire la position et l’angle à l’IP. Les specifications pour l’optique nominale d’ATF2, i.e. 1 nm de résolution sur 10 μm de gamme dynamique à un nombre de particules de 1.0 × 10^10 par paquet, n’ont pas encore été atteint.La meilleur résolution atteinte jusqu’ici correspond à 50 nm pour 0.4 × 10^10 particules par paquet, où le bruit de l’éléctronique impose une limite de 10 nm par cavité sur la résolution. La gamme dynamique est de 10 μm à 0.4 × 10^10 particules par paquet et 10 dB d’attenuation du signal des cavités, nécéssitant de mettre l’électronique à niveau. Le test du système d’asservissement pour stabiliser le faisceau a atteint une réduction de la fluctuation jusqu’a 67 nm, compatible avec la résolution des cavités. / The exploration of new physics in the “Tera electron-Volt” (TeV) scale with precision measurements requires lepton colliders providing high luminosities to obtain enough statistics for the particle interaction analysis. In order to achieve design luminosity values, linear colliders feature nanometer beam spot sizes at the Interaction Point (IP).Three main issues to achieve the beam size demagnification in the Final Focus Section (FFS) of the accelerator are the chromaticity correction, the synchrotron radiation effects and the correction of the lattice errors.This thesis considers two aspects for linear colliders: push the limits of linear colliders design, in particular the chromaticity correction and the radiation effects at 3 TeV, and the instrumentation and experimental work on beam stabilization in a test facility.A new chromaticity correction scheme, called non-interleaved, is proposed to the local and non-local chromaticity corrections for CLIC. This lattice is designed and diagnosed, where the main issue in the current state of lattice design is the non-zero second order dispersion in the Final Doublet (FD) region where a strong sextupole is used to correct the remaining geometrical components.The radiation effect can be evaluated by tracking particles through the lattice or by analytical approximations during the design stage of the lattices. In order to include both, radiation and optic parameters, during the design optimization process, two particular radiation phenomena are reviewed: the Oide effect and the radiation caused by bending magnets .The analytical result of the radiation in bending magnets in was generalized to the case with non-zero alpha and non-zero dispersion at the IP, required during the design and luminosity optimization process. The closed solution for one dipole and one dipole with a drift is compared with the tracking code PLACET, resulting in the improvement of the tracking code results.The Oide effect sets a limit on the vertical beamsize due to the radiation in the final quadrupole. Only for CLIC 3 TeV this limit is significant, therefore two possibilities are explored to mitigate its contribution to beam size: double the length and reduce the QD0 gradient, or the integration of a pair of octupoles before and after QD0.Part of the requirements of the FFS for new linear accelerators are tested in The Accelerator Test Facility (ATF). The beam size reduction using the local chromaticity correction is explored by an extension of the original design, called ATF2 with two goals: achieve 37 nm of vertical beam size at the IP, and the stabilization of the IP beam position at the level of few nanometres. Since 2014 beam size of 44 nm are achieved as a regular basis at charges of about 0.1 × 10^10 particules per bunch.A set of three cavities (IPA, IPB and IPC), two upstream and one downstream of the nominal IP and on top of separate blocks of piezo-electric movers, were installed and are used to measure the beam trajectory in the IP region, thus providing enough information to reconstruct the bunch position and angle at the IP. These will be used to for beam stabilization and could detect beam drift/jitter beyond the tolerable margin and undetected optics mismatch affecting the beam size measurements. The specifications required of 1 nm resolution over 10 μm dynamic range at 1.0 × 10 10 particules per bunch with the ATF2 nominal optics have not been yet achieved.The minimum resolution achieved is just below 50 nm at 0.4 × 10^10 particules per bunch with a set of electronics impossing a noise limit on resolution of 10 nm per cavity. The dynamic range is 10 μm at 10 dB attenuation and 0.4 × 10^10 particules per bunch, indicating the need to upgrade theelectronics. The integration to the ATF tuning instruments is ongoing. Nonetheless, feedback has been tested resulting in reduction of beam jitterdown to 67 nm, compatible with resolution.