Les travaux en course à pied ont montré que l’étude de la réponse de la consommation d’oxygène ( O2) par l’analyse de la cinétique de O2 apportait de nombreuses connaissances sur le métabolisme aérobie et permettait d’améliorer les concepts d’entraînement. En natation, si le métabolisme aérobie a souvent été étudié, l’étude de la réponse de la O2 pendant la nage en est à ses débuts et devient un nouveau point d’intérêt pour la recherche et l’entraînement. Le but de cette thèse fut donc l’étude de l’effet de l’intensité, de la modalité de l’exercice et de l’entraînement sur la réponse de O2 pendant la nage et la performance. Nos résultats ont montré que la cinétique de O2 est accélérée avec l’intensité de nage, et est sensible à l’entraînement et au contrôle de la fréquence de bras ou de la vitesse de nage. Ces résultats ont pour but de dégager de nouvelles connaissances sur le métabolisme aérobie pendant la nage ainsi que des perspectives pour l’entraînement. / Publications in running showed that the study of the oxygen uptake ( O2) response by the analyse of the O2 kinetics brought knowledge on aerobic metabolism and allowed to improve training concepts. In swimming, aerobic metabolism was often studied. However, analyse of O2 response during swimming is at the beginning and presents a new point of interest for research and training. Thus, the aim of this thesis was to examine the effect of intensity, exercise modality and training on O2 response during swimming and performance. Our results showed that O2 kinetics is accelerated with swimming intensity, and is sensible to the training and the control of stroke rate or velocity. These results allow to bring out new knowledge on aerobic metabolism during swimming and new perspective for training.

Ce travail porte sur l’étude de la cinétique des décharges et post-décharges dans l’azote et les mélanges azotés en écoulement à pressions modérées. Des travaux de modélisations cinétiques ont été effectués sur la base des résultats expérimentaux afin de comprendre les processus de production et destruction des différentes espèces sondées. La thèse est divisée en deux parties suivant les types de décharge et mélanges gazeux étudiés. Dans la partie A, un plasma généré dans des mélanges N2-Ar par une cavité hélicoïdale originale excitée à 27 MHz est étudiée par spectroscopie optique d’émission. Sur la base de ces résultats expérimentaux, un modèle cinétique global couplé à un modèle de la fonction de distribution vibrationnelle de l’état N2(C3Pu, v’=0-4) a été développé. Ces modèles permettent d’analyser nos résultats et démontrent l’importance, dans notre décharge, des mécanismes impliquant les espèces métastables d’azote et d’argon, N2(A3Su+) et Ar(3P0,2). Dans la partie B, des décharges dans des mélanges N2-O2 produites par une cavité coaxiale à 433 MHz et leur post-décharge ont été étudiées par spectroscopie optique d’émission et de spectrométrie de masse. Un modèle cinétique temporel 0D, basé sur les résultats expérimentaux et associé à une simulation de l’écoulement, nous permet de reproduire qualitativement les évolutions des concentrations des émetteurs et de prédire la nature du milieu produit par la décharge et ses caractéristiques en vue de son utilisation pour la chimie des dépôts de couches minces de matériaux organosiliciés pour la microtechnologie. / This work focuses on the study of the kinetics of discharges and post-discharges in flowing nitrogen and nitrogen mixtures at moderate pressures. The kinetic modeling was performed on the basis of experimental results in order to understand the production and destruction processes of the species presents in the plasma. The thesis is divided into two parts according to the type of the discharge and gas mixtures studied. In the frame of the part A, a N2-Ar discharge generated by an original helical cavity excited at 27 MHz is examined by optical emission spectroscopy. Based on experimental results, a global kinetic model coupled with a model of the vibrational distribution function of the N2(C3Pu, v’=0-4) state have been developed. These models enable the analysis of our results and demonstrate the importance of the mechanisms involving metastable nitrogen and argon species, i.e. N2(A3Su+) et Ar(3P0,2). In Part B, discharges in mixtures of N2-O2 generated by a 433 MHz coaxial cavity were studied along with the afterglows by optical emission spectroscopy and mass spectrometry methods. A 0D kinetic model, based on experimental results, is associated with a flow simulation in order to qualitatively reproduce the evolution of concentrations and predict the nature of the environment created by the discharge as well as its characteristics for the applications of thin layer deposits of organosilicon materials for microtechnology.

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

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

Les alliages de zirconium sont utilisés pour fabriquer des gaines de combustible ainsi que des assemblages combustibles des réacteurs nucléaires à eau sous pression. Sous irradiation, ils montrent un changement dimensionnel communément appelé croissance. Des observations expérimentales ont montré qu'au-dessus d'une dose seuil, ces alliages sont sujets à une croissance accélérée appelée "breakaway". Il a été bien établi que la formation sous irradiation de boucles de dislocation ‹a› et ‹c› est directement responsables de la croissance des alliages de zirconium sous irradiation et que l’apparition des boucles ‹c› est corrélée avec cette accélération de croissance. Cependant, les mécanismes de germination des boucles qui semblent influencés par la présence d’éléments d’alliage sont encore mal compris. Afin d'améliorer notre compréhension des mécanismes élémentaires, une approche multi-échelle a été utilisée pour simuler l'évolution de la microstructure du zirconium sous irradiation. Des calculs à l’échelle atomique basés sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) et sur des potentiels empiriques sont utilisés dans un premier temps pour déterminer les propriétés des amas de défauts ponctuels (boucles de dislocation, cavités, pyramides de fautes d’empilement). Les résultats obtenus sont ensuite insérés en tant que paramètres d'entrée dans un code Monte Carlo cinétique d'objet (OKMC) qui nous permet de simuler l’évolution de la microstructure du matériau sous irradiation, et donc de prédire la croissance. Nos résultats montrent qu’il est nécessaire de considérer une migration anisotrope de la lacune pour prédire l’accélération de croissance. / Zirconium alloys are used to manufacture fuel cladding as well as fuel assemblies of pressurized water nuclear reactors. Under irradiation, they show a dimensional change commonly called growth. Experimental observations have shown that above a threshold dose, these alloys are subject to accelerated growth called "breakaway". It has been well established that the irradiation formation of <a> and <c> dislocation loops is directly responsible for the growth of irradiated zirconium alloys and that the appearance of <c> loops is correlated with this growth acceleration. However, the nucleation mechanisms of the loops that seem to be influenced by the presence of alloying elements are still poorly understood. In order to improve our understanding, a multi-scale modelling approach has been used to simulate the evolution of zirconium microstructure under irradiation. Atomic-scale calculations based on the density functional theory (DFT) and empirical potentials are used to determine the properties of clusters of point defects (dislocation loops, cavities, pyramids of stacking faults). The results obtained are then used as input parameters of an object kinetic Monte Carlo (OKMC) code which allows us to simulate the microstructure evolution of the material under irradiation. Our results show that it is necessary to consider an anisotropic migration of the vacancies to predict the growth acceleration.

Ce travail de thèse consistait en premier lieu à accélérer un modèle de Monte Carlo Cinétique Atomique visant à simuler l’évolution de la microstructure d’alliages modèles du type FeCuMnNiSiP représentatifs de l’acier de cuve sous irradiation neutronique. Cette accélération était nécessaire pour atteindre des doses ainsi que des flux comparables à l’expérience en des temps raisonnables. Pour cela, une accélération algorithmique du code de calcul LAKIMOCA a d’abord été réalisée. Les diverses optimisations apportées ont permis d’accélérer le code d’un facteur 7. Cette accélération ne s’avérant pas suffisante, l’approche retenue a été le développement d’une approche hybride entre une approche Monte Carlo atomique et Monte Carlo d’objets. La paramétrisation du modèle objet a permis de mieux comprendre les macro évènements en jeux dans les simulations, mais s’est révélée être d’une grande difficulté lorsque la complexité chimique des objets devient trop importante. Néanmoins, l’approche hybride a apporté une accélération des temps de calcul d’environ deux ordres de grandeur permettant de simuler des doses correspondant à 40 ans d’irradiation en production. De ces résultats, différentes limitations du modèle ainsi que de sa paramétrisation ont été mises en évidence. La difficulté du modèle à reproduire des effets de flux a été comblée par l’ajout d’un absorbeur visant à réduire la force de puits des joints de grains ainsi que par l’ajout de pièges pour rendre compte de la présence d’impureté dans le fer pur. Les simulations à hautes doses dans les alliages du type FeCuMnNiSiP ont aussi mis en évidence des différences entre les microstructures simulées et celles observées expérimentalement. Ainsi, dans un second temps, un nouveau modèle de cohésion basée sur des interactions de paires dépendantes de la concentration locale a été développé et paramétré. Bien que le nouveau modèle de cohésion soit numériquement plus lourd, il a été possible d’atteindre la dose ciblée en le couplant à l’approche hybride. Les résultats obtenus sont en meilleur en accord avec les calculs DFT récents ainsi qu’avec les microstructures expérimentales. / This PhD thesis work consisted, in the first place, in accelerating an atomic kinetic Monte Carlo model aiming at simulating the microstructure evolution of the FeCuMnNiP model alloys, representative of the reactor pressure vessel steels, under irradiation. This acceleration was required to reach, in a reasonable amount of time, doses and flux conditions comparable to the experimental ones. To do so, an algorithmic optimization has first been performed. The different optimizations introduced lead to an acceleration of the code of a 7 factor. Since this acceleration was not sufficient, the retained approach was to develop an hybrid between an AKMC and an OKMC. The parameterization of the object model provided a better understanding of the macro events involved in the simulations. It turns out that parameterize the model became too complex when increasing the chemical complexity of the objects. However, the hybrid approach brings an acceleration of two orders of magnitude allowing reaching doses corresponding to 40 years of irradiation in service condition. From these results, different limitations of the model as well as the parameterization were highlighted. The difficulty of the model to reproduce flux effect has been solved by adding an absorber that reduced the grain boundary sink strength. Traps have also been introduced to simulate the presence of impurities in pure iron. The high doses simulations in FeCuMnNiSiP model alloys also highlighted differences between the microstructures simulated and those observed experimentally. Thus, in a second time, a new cohesive model based on concentration dependent pair interactions has been developed and parameterized. While the new cohesive model is numerically heavier than the previous one, it has been possible to reach the target dose by coupling it with the hybrid model. The results obtained are in better agreement with recent DFT calculations and experimental microstructures.

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

Le polyhydroxybutyrate (PHB) est un biopolymère intracellulaire synthétisé par fermentation bactérienne. Il présente de nombreux avantages (propriétés thermiques et mécaniques comparables à celles de polyoléfines, haute hydrophobie, biocompatibilité, biodégradabilité, industrialisable) et de nombreux inconvénients significatifs (mauvaise stabilité thermique et fragilité). Cette mauvaise stabilité est due à un phénomène de dégradation thermique proche du point de fusion du PHB. Ceci conduit à une réduction du poids moléculaire par un procédé de scission de chaîne aléatoire, modifiant alors irréversiblement les propriétés cristallines et rhéologiques de manière. Ainsi, les températures de fusion et de cristallisation du PHB diminuent drastiquement et la cinétique de cristallisation est ralentie. Par ailleurs, un second phénomène d'autonucléation intervient à proximité du point de fusion. En effet, une certaine quantité d'énergie est nécessaire pour effacer toute présence de résidus cristallins dans la matière à l’état fondu. Ces résidus peuvent agir comme nucléides pendant le processus de cristallisation et y influencer de manière significative la cinétique de cristallisation du PHB. Ce mémoire vise à montrer l'effet des processus de dégradation thermique et d’autonucléation du PHB sur sa cinétique de cristallisation. Pour cela, trois protocoles thermiques spécifiques ont été proposés, faisant varier la température maximum de chauffe (Th) et le temps de maintien à cette température (th) afin apporter une nouvelle approche de effet du traitement thermique sur la cristallisation, l’autonucléation, la dégradation thermique et la microstructure du PHB en utilisant respectivement la calorimétrie différentielle à balayage (DSC) dans des conditions cristallisation non-isotherme et isotherme, la diffraction de rayon X (WAXD), la spectroscopie infrarouge (FT-IR) et la microscopie optique. Th a été varié entre 167 et 200 °C et th entre 3 et 10 min. À Th ≥185°C, le phénomène de scission de chaine est le seul phénomène qui influence de cinétique de cristallisation alors qu’à Th < 180°C le processus de nucléation homogène est favorisé par la présence de résidus cristallins est prédomine sur le phénomène de dégradation. En ce qui concerne l'effet du temps de maintien, th, il a été mis en évidence le phénomène de dégradation thermique est sensible à la variation de ce paramètre, ce qui n’est pas le cas du processus d’autonucléation. Finalement, il a été montré que la morphologie cristalline est fortement affectée par les mécanismes de dégradation thermique et d'auto-nucléation.

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

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