As the wind energy sector expands into areas with colder climate, the problem with ice throw will increase. Due to a rotor diameter of more than 120 meters for a typical modern turbine with an effect of 3.3 MW, the separated ice fragment will get a high initial velocity, and therefore, they will also be thrown a long distance. Ice throw might therefore be a large safety risk for the people, who are staying in surrounding areas to wind turbines. A ballistic ice throw model has been developed to be able to investigate how far the ice fragments can be thrown from a wind turbine. The work was divided into two parts, one sensitivity analysis and one real case study. In the sensitivity analysis, the influence of eight important parameters was investigated. The results from this part show that changes in the parameters initial radius and angle position, and mass and shape of the ice fragments have a significant influence on the throwing distance both lateral and downwind. The wind speed has only a significant influence on the downwind throwing distance, but this is quite large. A maximum throwing distance of 239 meters downwind the wind turbine was achieved with U=20 m/s, r=55 m and θ=45°. While including the lift force, a maximum downwind distance of 350 meter was achieved. However, the uncertainties about the shape of the ice fragment make these results quite uncertain. In the real case study, ice throws were simulated by letting the ice throw model run with modeled meteorological data for a wind farm in northern Sweden. The wind farm consists of 60 wind turbines, and the probability for that an ice fragment will land in a square of 1*1m was calculated around each turbine. To be able to calculate this probability, a Monte Carlo analysis was necessary in which a large number of ice fragments were separated. The result shows a large correlation between the landing positions of the ice fragments and the wind direction. Due to the fact that the wind farm is located in a complex terrain, the shape and density of the probability field vary among different parts of the farm. Especially in the southern part of the wind farm, the probability field will have the highest density and largest extension to the northeast of the turbines due to a prevailing wind direction during ice throw events from southwest. / När vindkraftssektorn expanderar till områden med ett kallare klimat, kommer problemet med nedisade vindkraftverk och iskast att öka. Moderna vindkraftverk kan ha en typisk effekt på 3.3 MW och en rotordiameter på över 120 meter, vilket resulterar i att de ivägkastade isbitarna skulle kunna få en initialhastighet på 90 m/s. Det skulle även resultera i att isbitarna kastas iväg en lång sträcka från kraftverket, vilket i kombination med den höga initialhastigheten skulle kunna bli en stor säkerhetsrisk för de personer som vistas i områdena närmast runt vindkraftverken. En ballisisk iskastmodel utvecklades för att beräkna hur långt från vinkraftverket isbitarna kan kastas. Arbetet delades upp i två delar, en känslighetsanalys och en verklig fallstudie. I känslighetsanalysen undersöktes åtta viktiga parametrars inflytande på iskastet. Resultatet från den visar på att ändringar i parametrarna isbitens massa och form samt seperations positionen på bladet och bladets vinkel hade störst inverkan på kastlängden. En maximal kastlängd nedströms vindkraftverket på 239 meter erhölls för U=20m/s, θ=45° och r=55m. När lyftkraften inkluderades ökade kastlängden nedströms till 350 meter, dock är osäkerheten i isbitarnas form stor, vilket gör dessa resultat osäkra. I den verkliga fallstudien simulerades iskast genom att iskastmodellen kördes med modellerad meteorologisk data från en vindkraftspark i norra Svergie. Vinkraftsparken innehöll 60 turbiner och sannolikheten för att en isbit ska landa i en ruta på 1*1m beräknades runt varje turbin. För att kunna beräkna sannolikheten användes en Monte Carlo analys där ett stort antal isbitar skickades iväg. Resultatet visade på att korrelationen var stor mellan sannolikheten för att en isbit ska landa i en ruta på 1 m² och vindriktningen. Eftersom vindkraftsparken var belägen i ett område med en komplex terräng varierade formen och intensiteten på sannolikhetsområdena mellan olika delar av parken. Speciellt i parkens södra del är sannolikhetsområdet för vindkraftsverken mer utbrett i nordostlig riktning på grund av att sydvästliga vindar är vanligast då iskast förekommer.

Dans cette thèse nous avons réalisé une étude théorique concernant les mécanismes de formation et les propriétés de transport électronique de fils de section atomique d’Au et de Pt.Pour cela, nous avons utilisé un Hamiltonien de Liaisons Fortes donnant accès aux propriétés électroniques et à l’énergie totale. Lors de nos simulations de traction de nanofils cristallins en Dynamique Moléculaire nous avons observé la formation de structures assimilables `a des nanotubes dont la chiralité évolue au cours de la déformation. En poursuivant la traction, nous avons observé la formation de structures planes (ou rubans) dans le cas de l’Au et du Pt. Ces rubans permettent de former des fils de section atomique pour l’Au mais pas pour le Pt, la différence étant liée aux propriétés mécaniques des éléments. Les calculs réalisés sur les propriétés de transport ont mis en évidence des effets d’interférence destructive induits par la géométrie du système. / In this thesis we study the formation mechanisms and the electronic transport propertiesof Au and Pt atomic wires. We have used a Tight Binding Hamiltonian giving access to theelectronic structure and to the total energy. By performing traction simulations of cristallinenanowires by Molecular Dynamics we observe the formation of structures similar to nanotubeswhose chirality evolve during the deformation. Following the traction process we observe theformation of planar structures (or ribbons) for both Au and Pt. These ribbons give rise to theformation of wires of atomic section for Au but not for Pt, the different behavior is related withthe different elastic properties of the two elements. Our preliminary results on the electronictransport properties show interference effects induced by the geometry which can cancel out theconductance.

Le cancer est aujourd’hui la première cause de mortalité en France, devant les pathologies cardio-vasculaires, si bien qu’il constitue un enjeu de santé publique majeur. Parmi les alternatives thérapeutiques actuellement pratiquées en milieu clinique, on compte l’ensemble des techniques de radiothérapie externe. L’hadronthérapie est une technique émergente de radiothérapie, caractérisée par des propriétés balistiques et biologiques compatibles avec la définition de protocoles cliniques et thérapeutiques hautement conformationnels. La précision balistique, c’est à dire la capacité à irradier un volume cible avec précision repose sur un ensemble de paramètres pouvant être entachés d’incertitudes et dont la quantification n’est pas toujours possible. Aussi, la mise en place de procédures de contrôles de l’irradiation devient indispensable à l’utilisation de cette technique de manière raisonnée et pertinente. Le contrôle balistique peut être réalisé par une technique d’imagerie biomédicale, la Tomographie par Emission de Positons (TEP), qui permet de mesurer la distribution de la radioactivité β+ induite par le faisceau primaire. Les premiers résultats obtenus, tant sur le plan de la simulation que sur celui de l’instrumentation, ont permis de poser les jalons d’une méthodologie de mesure et d’analyse des données compatibles avec cette problématique de mesure en ligne. Des mesures réalisées auprès du centre protonthérapie d’Orsay, un des deux centres d’hadronthérapie français, et du grand accélérateur national d’ions lourds (GANIL) de Caen, ont permis de fournir une preuve de concept et d’initier un chantier visant à concevoir un détecteur suffisamment grand, qui sera exploité dans le cadre de protocoles cliniques déterminés. / Cancer remains the main cause of death in France which constitutes a major public heathcare issue. Among all therapeutic alternatives currently used in clinical routine there are all external radiation therapy technics. A new type of highly conformational radiation therapy, called hadrontherapy has been developped over almost 50 years. Balistic accuracy relies on a set of parameters which can be affected by different sources of uncertainties that remain hardly predictable. Therefore, this technic requires the definition of quality assurance (QA) procedures to prevent any deleterious health consequences for the patient. Such QA procedures can be achieved by measuring the induced β+ activity by means of Positron Emission Tomography. The first results obtained by simulations and through different experiments performed on proton and carbon ion beams have lead to define a methodology of data acquisition and analysis compatible with in-beam QA of hadrontherapy treatments. Moreover, experiment performed at GANIL (carbon beam) and CPO Orsay (proton beam) have helped to initiate the construction of a larger detector which could be used within different clinical routine treatments.

L’hadronthérapie est une technique de traitement des cancers basée sur l’utilisation de faisceaux d’ions (principalement des protons et des ions 12 C). L’intérêt des ions repose sur deux propriétés fondamentales. La première est d’ordre balistique. Le mode d’interaction des ions avec la matière, caractérisé par le phénomène de pic de Bragg, se traduit par une faible dispersion spatiale de l’énergie déposée dans les tissus. Ceci permet un très bon niveau de conformation au volume tumoral. La seconde est d’ordre biologique, notamment pour les ions 12 C qui présentent une cytotoxicité élevée, utile pour le traitement de tumeurs radiorésistantes. Pour pouvoir utiliser toutes les possibilités offertes par les faisceaux d’ions, de nouveaux outils de contrôle qualité doivent être mis au point. L’utilisation des particules secondaires générées lors de l’irradiation est la voie choisie pour vérifier la conformité des traitements d’hadronthérapie. Certaines de ces particules secondaires présentent une distribution d’activité fortement corrélée au dépôt de dose. C’est le cas des noyaux émetteurs β + dont la détection est basée sur le principe de la tomographie par émission de positons (TEP). La mesure de la distribution en radionucléides émetteurs β + produits par fragmentation du projectile et/ou de la cible permet de détecter des erreurs sur le parcours des ions. Nous présentons ici les travaux de construction d’un démonstrateur appelé DPGA et la mise au point des outils qui lui sont associés pour réaliser la vérification du parcours des ions à partir de la mesure de l’activité β + induite lors des traitements d’hadronthérapie. Le but du DPGA est de pouvoir évaluer certains choix matériels et logiciels avec comme objectif de pouvoir, à terme, effectuer la mesure du parcours des ions en ligne pendant l’irradiation. / Hadrontherapy is a radiation therapy for cancer based on ion beams (mainly protons or carbon ions). This type of treatment offers two advantages compared with conventional x-ray therapy. First the ions penetrate the tissues with little diffusion and the energy transfer is maximum just before stopping (Bragg peak). Then the ions offer a superior dose conformity with tumor volume. Moreover carbon ions offer a higher biological effectiveness useful for radioresistant tumors treatments. To fully exploit the ion beams properties, new quality assurance procedures have to be defined. These controls can be achieved by measuring the β + activation which is induced during the treatments by means of Positon Emission Tomography (PET). PET can be applied for ion range verification because of the correlation between the dose distribution and the spatial distribution of secondary β + activity. We present in this thesis the building of a demonstrator called DPGA and the design of several of its tools dedicated for ion range verification. The aim of the DPGA is to trial hardware and software solutions for an on-line measurement during irradiation.

This thesis is focussed on designing of the air drop labradory for testing the balistic recovery systems. The first part of the thesis describes balistic recovery systems, their parts as well as methods of testing this devices. In the second charter there is a description of older vision of a testing device and simple test with the electronics of the testing device. The next step is designing of the new koncept of testing device and the structure analysis of the frame. The product of the thesis is a modular automated testing device, which is able to test balistic recovery systems for aicrafts with the weights between 230 and 1700 kilograms.

This paper addresses the issue of security and integration of UAVs in air traffic operations and analyses possible risks. This work defines methodology to demonstrate airworthiness of the parachute recovery system under extreme climatic conditions. The first part of the methodology deals with the compliance performance requirements in external environment and the second part verifies performance parachute canopy. Methodology developed herein is subsequently verified by practical tests on parachute recovery system Galaxy GBS 10.