Le rayonnement cosmique galactique nucléaire est composé de noyaux de différentes espèces et ses sources sont encore mal identifiées. Cette méconnaissance est en partie due au caractère diffusif de la propagation des noyaux dans les champs magnétiques dont la composante turbulente supprime toute information sur la position des sources. Dans le rayonnement cosmique, on distingue les noyaux pri- maires qui sont principalement créés puis accélérés près de leurs sources des noyaux secondaires, uniquement créés par spallation des primaires plus lourds. La mesure des rapports d'abondance se- condaire sur primaire permet d'étudier les processus de propagation et donc de remonter aux méca- nisme sources du rayonnement cosmique. Cette étude apporte de plus une meilleure compréhension de l'environnement astrophysique galactique. Ce travail nécessite une très bonne connaissance des sections efficaces d'interaction du rayonnement cosmique dans le milieu interstellaire qui régissent la modification des abondances lors de la propagation. La première partie de cette thèse est dédiée à la contrainte des paramètres de propagation du rayonnement cosmique galactique via l'étude des abondances des éléments du quartet (1H,2H,3He,4He). À partir d'une nouvelle estimation des sections efficaces, une analyse statistique a permis de démontrer le potentiel de ces éléments pour contraindre les modèles de propagation du rayonnement cosmique. Ces contraintes restent cependant limitées par la précision statistique des mesures actuelles et justifient la mise en œuvre de nouvelles expériences. La deuxième partie de cette thèse est dédiée à la mesure des abondances avec l'expérience CREAM, une expérience embarquée en ballon. Cette mesure nécessite l'identification des éléments dans le dé- tecteur, le calcul des efficacités des sous-détecteurs, la déconvolution des effets dus aux erreurs sur la mesure de l'énergie ainsi que la prise en compte des effets atmosphériques. Cette analyse des données du 3ième vol de CREAM a permis une estimation des abondances des éléments bore, carbone, azote et oxygène.

L'objectif de cette thèse est la recherche des neutrinos cosmiques de haute énergie émis par des sources ponctuelles avec le télescope á neutrino ANTARES. La détection des neutrinos cosmiques de haute énergie peut apporter des réponses à des problèmes importants comme l'origine des rayons cosmiques et les procédures d'émission des rayons $\gamma$. Dans la première partie de la thèse, le flux des neutrinos émis par des sources galactiques et extragalactiques et le nombre des événements qui peut être détecté par ANTARES sont estimés. Cette étude utilise les spectres des rayons $\gamma$ des sources connues en tenant compte de l'absorption de ces rayons par la lumière extragalactique diffuse. Dans la deuxième partie de la thèse, le pointage absolu du télescope ANTARES est étudié. Étant situé à une profondeur de 2475 m dans l'eau de mer, l'orientation du détecteur est déterminée par un système de positionnement acoustique qui utilise des ondes de basse et haute fréquences entre la surface de la mer et le fond. La troisième partie de la thèse est la recherche des sources ponctuelles de neutrinos avec les données d'ANTARES. L'algorithme de recherche est basé sur une méthode de maximisation du rapport de vraisemblance. Il est utilisé dans deux stratégies de recherche; ''la stratégie de recherche avec des sources candidates'' et ''la stratégie de recherche dans tout le ciel''. L'analyse des données de 2007+2008 n'a pas marqué une découverte. Les meilleures limites supérieures au monde sur les flux de neutrinos provenant des différentes sources dans l'Hémisphère Sud sont établies.

L'un des problèmes les plus intéressants de la physique moderne est celui de la matière noire de l'Univers, qui reste de nature insaisissable. L'existence de la matière noire est inférée par des preuves indirectes telles que les mesures des courbes de rotation des galaxies, des dispersions de vitesse des galaxies dans les amas galactiques et les effets de lentille gravitationnelle. Ces observations fournissent des preuves sur l'existence d'une matière invisible dominant notre Univers. Il n'existe cependant aucune indication claire sur sa nature. Les observations actuelles en font le constituant dominant de l'Univers, par opposition à la matière baryonique "normale". Deux solutions sont proposées pour résoudre ce mystère. La première est basée sur une modification de la loi de la gravité comme dans la dynamique newtonienne modifiée qui pourrait expliquer les divergences entre prédictions et observations de la dynamique des masses dans l'Univers. L'autre idée consiste à proposer l'existence d'une nouvelle particule massive qui n'interagit pas avec la lumière (appelée WIMP pour "Weakly Interactive Massive Particle"), mais pouvant influencer la matière lumineuse par gravité. Plusieurs théories proposent l'existence de telles nouvelles particules. La plus célèbre de ces théories est la supersymétrie, qui est une extension du Modèle Standard de la Physique des Particules. Si l'un des partenaires supersymétriques des bosons neutres est une particule stable et le plus léger de tous les superpartenaires, il devient alors un candidat idéal pour la matière noire. La supersymétrie est en général le cadre le plus favorable pour l'existence de la matière noire.

Mes recherches ont eu pour but principal de trouver des signatures astrophysiques des trous noirs dans les systemes binaires d'étoiles. Comme je le montre dans ce mémoire, les astronomies X et γ semblent bien adaptées pour ces recherches. J'ai donc participé à la définition d'instruments X et γ, tout d'abord dans le cadre de la mission franco-russe Granat/Sigma puis dans celui de la mission de l'Agence Spatiale Européenne Integral. Mon rôle y a été de modéliser aussi précisément que possible la réponse des instruments, grâce à des simulations Monte-Carlo. Dans le cadre de la mission Integral, j'ai aussi contribué à définir et à réaliser les étalonnages au sol du satellite complet (étalonnage " end to end "), et à réaliser avec mon étudiant, Michaël Forot, le logiciel pour traiter les données dites " Compton " du télescope Integral/Ibis. Ces études nous ont permis, mon collègue Olivier Limousin et moi, de déposer un brevet sur une nouvelle γ-caméra permettant l'imagerie 3D de sources radioactives. Grâce aux données γ récoltées par Sigma et Integral, j'ai étudié, avec Marion Cadolle- Bel, les systèmes binaires contenant un trou noir de masse stellaire. Celui-ci accréte la matière de l'étoile compagnon donnant lieu à une émission X et γ, dont le processus d'émission, lié principalement à l'effet Compton sur les électrons chauds du plasma entourant le trou noir, est décrit dans le mémoire. Le résultat majeur de ce travail fut l'observation avec l'observatoire Integral du candidat trou noir, Cygnus X-1, en particulier lors d'un changement d'état en juin 2003 et lors de son éruption de septembre 2006. Enfin, j'ai modélisé la signature X/γ de trous noirs, comme il est décrit au chapitre 4. Cette modélisation s'est faite grâce à un modèle que j'ai développé avec Lev Titarchuk, modèle qui montre que le spectre observé de candidat trou noir peut être expliqué en considérant des photons X faisant un effet Compton inverse sur les électrons tombant en chute libre dans le trou noir. Ce modèle original, basé sur des simulations Monte-Carlo en Relativité Générale, a fait l'objet de plusieurs publications. Nous avons aussi étudié l'élargissement de la raie du fer, une autre signature très connue des trous noirs dans le domaine des X mous. Nous avons montré que cet élargissement pourrait être plutôt dû à la propagation des photons de fluorescence dans un vent, ce qui ne nécessiterait pas la présence d'un trou noir. Cet élargissement pourrait donc être une signature de trous noirs controversée. Dans les années à venir, je continuerai la définition de télescopes nouveaux, en particulier en optimisant les performances du projet d'astronomie spatiale Simbol-X. Ce projet prévoit, par le moyen de deux satellites en formation, d'étendre la technique de focalisation par incidence rasante aux rayons X durs afin d'étudier les phénomènes non thermiques de notre Univers. Je superviserai aussi la conception et la réalisation de l'anticoïncidence de Simbol-X, afin d'obtenir un bruit de fond sur les détecteurs aussi faible que possible. Notre expérience sur Simbol-X pourra aussi nous servir, de manière plus générale, de support aux développements de futures missions X et γ, comme par exemple l'observatoire IXO prévu par la NASA et l'ESA. Les futures observations Integral, d'un autre coté, me permettront d'observer les trous noirs accrétants au MeV, et potentiellement, grâce au mode Compton, de mesurer leur état de polarisation, ce qui n'a encore jamais été fait dans cette gamme d'énergie. Enfin, nous développons avec L. Titarchuk un modèle de création de paires électrons-positrons au voisinage d'un trou noir, qui aura de nombreuses conséquences observationnelles qu'il nous faudra étudier.

To remain competitive in an environment with limited natural resources and ever-increasing operational costs, energy efficiency cannot be ignored. From this perspective the need for Energy Service Companies (ESCos) has arisen to address the supply constraint of national utilities and emission reductions faced by governments, to mitigate climate change. This has led to the development of two energy-efficiency finance business applications in South Africa, namely Demand-Side Management (DSM) under Eskom and the Clean Development Mechanism (CDM) under the Kyoto Protocol. The technologies developed by ESCos, primarily for DSM energy efficiency projects, can be directly applied to generate Certified Emission Reduction (CERs) units, or carbon credits under the CDM business model. ESCo executives now need to decide which option will be more profitable; a once-off Rand/MW value from Eskom-DSM or an annual return on investment (ROI) from selling CERs over an extended crediting period. With a volatile CER price and bureaucratic registration procedures, it is very important that managers have all the right information at hand before making such decisions. A unique energy-efficiency investment decision model is developed that incorporates cost benefit analysis, based on the ESCos chosen risk profile. All attributes to the model of both DSM and CDM are defined, discussed and quantified into a decision analysis framework that would minimize risk and maximize profit. These attributes include life cycle analysis, technology transfer, cash flow, future CER prices, and associated project and political risks. The literature and background information that builds up to the development of this decision model serves as a complete handbook with guidelines to the South African energy services industry and investors. This study proposes a new energy-efficiency methodology under the United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC) that would increase the amount of CDM energy efficiency projects in South Africa and internationally. The methodology is designed to improve control system efficiency of any large electricity consumer instead of being equipment-specific. This implies that developers can use the same methodology regardless of whether the end-users are clear water pumping systems, compressed air systems, fans etc. This will reduce the cost of registering new methodologies with the UNFCCC and make CDM a more lucrative option to ESCos and other developers. This new energy-efficiency methodology and finance decision model was used in a case study to test its validity and accuracy. Two supporting technologies, REMS-CARBON and OSIMS, were developed in conjunction with HVAC International and tested at the clear water pumping system of Kopanang gold mine. The results from the case study demonstrated that this model is an acceptable tool in ensuring that ESCos gain maximum benefit from energy efficiency finance initiatives. Due to the experience gained with the modalities, procedures and pitfalls of DSM and CDM, further suggestions are made for new protocols to follow the Kyoto Protocol post-2012. South Africa and specifically ESCos could be very well positioned in a global “cap-andtrade” future carbon market. / PhD (Mechanical Engineering), North-West University, Potchefstroom Campus, 2009

To remain competitive in an environment with limited natural resources and ever-increasing operational costs, energy efficiency cannot be ignored. From this perspective the need for Energy Service Companies (ESCos) has arisen to address the supply constraint of national utilities and emission reductions faced by governments, to mitigate climate change. This has led to the development of two energy-efficiency finance business applications in South Africa, namely Demand-Side Management (DSM) under Eskom and the Clean Development Mechanism (CDM) under the Kyoto Protocol. The technologies developed by ESCos, primarily for DSM energy efficiency projects, can be directly applied to generate Certified Emission Reduction (CERs) units, or carbon credits under the CDM business model. ESCo executives now need to decide which option will be more profitable; a once-off Rand/MW value from Eskom-DSM or an annual return on investment (ROI) from selling CERs over an extended crediting period. With a volatile CER price and bureaucratic registration procedures, it is very important that managers have all the right information at hand before making such decisions. A unique energy-efficiency investment decision model is developed that incorporates cost benefit analysis, based on the ESCos chosen risk profile. All attributes to the model of both DSM and CDM are defined, discussed and quantified into a decision analysis framework that would minimize risk and maximize profit. These attributes include life cycle analysis, technology transfer, cash flow, future CER prices, and associated project and political risks. The literature and background information that builds up to the development of this decision model serves as a complete handbook with guidelines to the South African energy services industry and investors. This study proposes a new energy-efficiency methodology under the United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC) that would increase the amount of CDM energy efficiency projects in South Africa and internationally. The methodology is designed to improve control system efficiency of any large electricity consumer instead of being equipment-specific. This implies that developers can use the same methodology regardless of whether the end-users are clear water pumping systems, compressed air systems, fans etc. This will reduce the cost of registering new methodologies with the UNFCCC and make CDM a more lucrative option to ESCos and other developers. This new energy-efficiency methodology and finance decision model was used in a case study to test its validity and accuracy. Two supporting technologies, REMS-CARBON and OSIMS, were developed in conjunction with HVAC International and tested at the clear water pumping system of Kopanang gold mine. The results from the case study demonstrated that this model is an acceptable tool in ensuring that ESCos gain maximum benefit from energy efficiency finance initiatives. Due to the experience gained with the modalities, procedures and pitfalls of DSM and CDM, further suggestions are made for new protocols to follow the Kyoto Protocol post-2012. South Africa and specifically ESCos could be very well positioned in a global “cap-andtrade” future carbon market. / PhD (Mechanical Engineering), North-West University, Potchefstroom Campus, 2009

L'objectif de ce travail a été de développer un modèle pour prédire le comportement d'une installation photovoltaïque (PV) dans une zone désertique maritime, afin d'optimiser la production instantanée et de maintenir les performances au fil du temps. Les données issues du monitoring d’une centrale solaire ont été analysées afin d’en extraire des indicateurs de performances et d’étudier l'impact des facteurs climatiques (température, irradiation et dépôts de poussière). Les méthodes d'analyse de performance, telles que la "transposition aux conditions de référence" (Ex. PVUSA) et "estimation des mesures de performance" (Ex. PR) ont été appliquées pour évaluer le taux de dégradation annuel de l'installation. Une première indication de la durée de vie des installations PV pour le climat de Djibouti a été obtenue, ainsi qu'une capacité à prédire l'évolution à long terme de cette centrale et des futures installations PV. Parallèlement, un modèle numérique de l'installation PV a été construit en utilisant TRNSYS, incluant les modules et les onduleurs, pour retranscrire le comportement du système PV dans son ensemble, ainsi que les conditions environnementales dans lesquelles il évolue. Le modèle inclus dans la bibliothèque TRNSYS a été amélioré à l'aide de résultats expérimentaux, en particulier en ce qui concerne la dépendance thermique. Un modèle prédictif a donc été développé combinant l'accumulation de poussière, un modèle empirique de températures et de dégradation du module. Enfin, une étude paramétrique a été réalisée avec le modèle complet, afin d'évaluer l'impact du nettoyage pour divers scénarios d’empoussièrement. Les résultats contribueront à l'optimisation de la conception et de l'exploitation des centrales solaires dans ce type de climat. / The objective of this work has been to develop a model for the behavior of a photovoltaic (PV) plant in an arid zone, to optimize instantaneous production and maintain performance over time. Monitoring data were collected for a solar power plant, which were then studied to infer the impact of climatic factors (temperature, irradiation and dust deposits). Performance analysis techniques including "transposition to reference conditions" (eg. PVUSA) and "estimation of standard performance measures" (eg. PR) were applied to evaluate the annual degradation rate of the facility. A first indication of expected lifetime of PV installations for the climate of Djibouti was thus obtained, as well as a capacity to predict the long-term evolution of the plant and future installations. In parallel, a numerical model of the photovoltaic installation was constructed using TRNSYS, including the modules and inverters, to transcribe the behavior of the PV system as a whole, and also the environmental conditions in which it evolves. The model included in the standard TRNSYS library was improved with the aid of experimental results, in particular with regards the thermal dependence. A predictive model was thus developed combining dust accumulation, an empirical model of module temperatures and degradation. Finally, a parametric study was undertaken with the complete model, to evaluate the impact of cleaning schedules under various dust scenarios. The results will contribute to the optimization of solar power plant design and operation in this type of climate.

The Thesis "Videosequences and their use in teaching physics at the elementary school" provides a basic understanding of the issue of the use of audiovisual technology in an environment at the elementary school, focusing on the integration of video in teaching physics at the second stage. It describes the possibilities of video sources on the Internet and instructions for their preparation and to their own creation. The Thesis is also based on practical experiences that means the inclusion of specific movies in two selected topics in teaching physics.

Within the literature review the diploma thesis deals with the definition of renewable resources, subjects of electricity market and the system of payments for the support of renewable energy. The aim of this diploma thesis is the analysis of the legislative environment before 2013 and in 2013. The practical part of my diploma thesis is focused on the development of energy legislation, relating to renewable resources in the Czech Republic but it also deals with foreign suggestions for energy legislation in this field. Considering the legislative change of the payments for the support of renewable energy, the reporting of electricity production resources and evidence of electricity production, which is based on the law 165/2012 legal code, the diploma thesis describes new information and data flows between subjects of electricity market and the way of payment for invoices for supported production of electricity as well. The diploma thesis characterizes the impact of legislative changes on the producers of electricity from the renewable resources. The diploma thesis is concerned with significantly discussed topics in the field of renewable resources. These topics are related to producers of electricity from the renewable resources and to consumers of electricity as well. The topics are especially about the amount of the payments for the support of solar energy and about establishment of the duty on solar energy. This diploma thesis can make the orientation in the legislative changes in 2013 for producers of electricity from the renewable resources easier. The diploma thesis can also help the electricity producers from the renewable resources in the necessary activities for the payment of supported production of electricity.

Electrical energy plays an indispensable role in our contemporary society. However, we mostly realize its position in agriculture in a situation which often already entails irreversible consequences. Therefore, the thesis aims to assess the consequences of power blackout on agricultural farming. In connection with the selected objective, a question arises whether long-term power blackouts also constitute a serious threat to agricultural farms of South Bohemia? The theoretical part briefly describes electrical energy, its production and method of transmission. It also includes basic elements of the power system including its stability and safety. The chapter also acquaints the reader with the critical infrastructure of the Czech Republic and its legislative base. Then, it globally analyzes the term blackout.Given the topic of the thesis, it is necessary to mention the valuable work of the integrated rescue system which in addition to the basic obligations to ensure the protection of human life and property is required to provide missions to rescue animals in emergency situations. Finally, this chapter deals with the application of electrical energy in agriculture, including the characteristics of surveyed farms and a high degree of automation used in farming.The research part is based on the search of the current state of selected agricultural farms. The research was focused on the South Bohemian Region which makes no exception in relation to this issue. Used for the research was a qualitative method of data collection with the information obtained through the techniques of controlled interviews and the secondary analysis of data provided by competent employees of farms in South Bohemia. The results are then outlined in two planes. During recent years, breeding stations have been completely renovated, especially in the section of technological processes. Modern electronic devices which include e.g. automated milking, feeding, suction and washing equipment, heating of service water and heating, should ensure trouble-free operation in such farms. However, what the vast majority of farms is not adequately prepared for is to ensure their smooth operation even during a failure of the electrical system. A number of farms do not have an alternate source of electrical energy. The percentage of self-sufficient farms having on its premises a pumping station that can supply the local diesel-aggregate, is also negligible. Moreover, in case of a diesel-aggregate failure, no alternative source is available. A crucial problem arises in the category of poultry. The animals are situated in large-volume halls where all processes are controlled by fully automated control systems. An alternative source of electrical energy is a crucial element needed to ensure normal operation of the farms. Unless the established criteria are in compliance (ventilation, lighting, etc.), reaction of the animals becomes evident within tens of minutes. Any deviation results in rapid loss of animals. It is assumed that the resulting data will be used both for research purposes in the area of secondary impacts in case of electrical system failures and for objective assessment of the effectiveness in farming security within the current methods. The purpose is to educate the above entities.