Les rejets d'effluents liquides des Centres Nucléaires de Production d'Electricité (CNPE) sont constitués d'un mélange de substances stables et radioactives. L'exposition d'organismes à des substances en mélange peut faire l'objet d'interactions diverses, conduisant à une augmentation ou à une diminution des effets observés. Afin d'identifier de possibles interactions dans le cas de mélanges de substances caractéristiques (en termes de toxicité et de quantité) des rejets de CNPE, l'effet d'un mélange binaire composé de cuivre et d'HTO a été étudié sur le modèle d'algue unicellulaire Chlamydomonas reinhardtii. Dans un premier temps, la toxicité de l'HTO a été analysée. L'HTO s'est révélée être peu toxique envers notre modèle biologique. L'effet le plus sensible et le plus précoce est une augmentation du stress oxydant (dès 40 kBq mL-1 - 0.13 µGy h-1). Lors de l'exposition des cellules algales au mélange HTO/Cu, une interaction a été révélée au niveau du stress oxydant cellulaire, celui-ci étant supérieur à une simple addition de l'effet des deux substances. Cette interaction peut s'expliquer par une augmentation de l'internalisation du cuivre en présence d'HTO, mais aussi potentiellement par des interactions toxiques directes (notamment sur les processus de régulation du stress oxydatif). En conclusion, il a été démontré que l'effet de substances stables et radioactives en mélange peut être supérieur à l'addition. Bien qu'étant uniquement représentative du mélange binaire HTO/Cu, cette étude montre néanmoins de potentielles interactions entre substances stables et radioactives, à considérer lors de l'évaluation des risques écologiques relatifs aux rejets de CNPE. / Liquid releases by Nuclear Power Plants (NPP) are composed of a mixture of radioactive and non-radioactive substances. When organisms are exposed to mixtures of contaminants the resultant toxicity can be enhanced, or reduced, due to interactions. In order to identify potential interactions between substances released by NPP, two substances representative of such effluents (in term of toxicity and of quantity) were selected for studies: Tritiated water (HTO) and copper (Cu). Effects of this binary mixture were studied on the unicellular green algae Chlamydomonas reinhardtii. HTO, when examined along, was not very toxic to C. reinhardtii. The most sensitive and early effect of HTO was an increase in oxidative stress at concentrations of 40 kBq mL-1 (0.13 µGy h-1). Algae exposure to the binary mixture HTO/Cu induced interactive effects on oxidative stress. Reactive Oxygen Species production was higher from exposure to the mixture of contaminants than the addition of the effect from each substance individually. This interaction was explained by an enhanced copper uptake by the alge when in the presence of HTO. The observed supra-additive effect could also be due to direct toxic interactions, especially on the antioxidant system. To conclude, this study showed that the effects of a mixture of radioactive and non-radioactive substances can be greater than what would be predicted based on mere addition of individual effects. Even thought this binary mixture is just a small part of NPP effluents, the study showed that potential interactions should be considered when determining ecological risks too aquatic ecosystems from NPP effluents.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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

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Dans cette thèse, décomposée en deux parties, nous nous intéressons à l'étude des vecteurs propres associés aux valeurs propres de module 1 d'un opérateur linéaire borné sur un espace de Banach séparable. La première partie de la thèse fait suite à un travail réalisé par F. Bayart et S. Grivaux dans lequel ils donnent une condition portant sur les vecteurs propres associés aux valeurs propres de module 1 d'un opérateur sur un espace de Hilbert complexe séparable pour qu'il admette une mesure gaussienne non dégénérée pour laquelle il est fortement mélangeant. En exploitant cette condition sur les vecteurs propres, nous cherchons à estimer la vitesse de mélange de l'opérateur en question. Nous montrons qu'il n'y a pas de vitesse de mélange globale en général puis nous démontrons que si les vecteurs propres de l'opérateur sont paramétrés par des champs de vecteurs propres réguliers, alors on a une vitesse de mélange si on travaille avec des classes de fonctions suffisamment régulières. Dans la deuxième partie de la thèse, on étudie le spectre ponctuel unimodulaire d'un opérateur linéaire borné sur un espace de Banach séparable. En nous appuyant sur les résultats connus sur les suites de Jamison, nous étudions l'analogue de ces suites pour les semi-groupes d'opérateurs fortement continus et nous en donnons une carctérisation. Nous nous intéressons également à des problèmes de construction d'espaces de Banach et d'opérateurs sur ces espaces pour des suites qui ne sont pas des suites de Jamison. Nous généralisons ensuite la notion de suite de Jamison en étudiant le spectre ponctuel unimodulaire d'une représentation d'un groupe donné qui est borné par rapport à suite d'éléments de ce groupe. En particulier, on caractérise les suites de Jamison d'un groupe abélien de type fini. / In this thesis, we study into two different parts the eigenvectors associated to unimodular eigenvalues of an operator on a separable Banach space. The first part of the thesis follows a work of F. Bayart and S. Grivaux where they give condition on the eigenvectors associated to unimodular eigenvalues of an operator on a complex separable Hilbert space to admit a Gaussian measure for which the operator defines a strongly mixing transformation. With this condition on the eigenvectors, we investigate the subject of speed of mixing of the strongly mixing operator. We prove that there is no way to obtain a uniform speed of mixing in general. Then we prove that if the eigenvectors associated to unimodular eigenvalues of the operator are parametrized by a countable family of regular eigenvector fields then we have a speed of mixing by considering regular classes of functions. In the second part of the thesis, we study the unimodular point spectrum of an operator on a separable Banach space. By using the results on Jamison sequences, we give a characterization of Jamison sequences for strongly continuous semigroups. We are also concerned in the problem of construction of Banach space and operator on this space when the sequences are not Jamison sequences. Then we generalize the notion of Jamison sequence by studying the unimodular point spectrum of a group representation which is bounded with respect to some sequence of this group. In particular, we characterize Jamison sequences of a finitely generated abelian group.

Ce travail s’inscrit dans le cadre de nos recherches sur les écoulements à bulles. C’est l’étude expérimentale du mélange d’un traceur très peu diffusif (fluoresceine dans l’eau) dans l’écoulement instationnaire engendré par le passage d’un écoulement uniforme au travers d’un réseau d’obstacles sphériques (2% de fraction volumique) répartis aléatoirement dans l’espace. Cet écoulement reproduit correctement les caractéristiques de l’agitation dans un essaim de bulles en ascension. La vitesse du fluide est mesurée par PIV de manière assez classique. Le traceur est injecté en amont du réseau et l’´evolution de sa concentration est mesurée par PLIF. L’utilisation de la PLIF pour mesurer des champs de grande extension (15 cm) et avec une grande dynamique d’intensité lumineuse fluorescée constitue une contribution importante de ce travail. Les résultats ainsi obtenus montrent que, à petit nombre de Reynolds, le mélange est régi par les forts gradients de vitesse qui existent dans le voisinage des sphères. A grand nombre de Reynolds, il est maîtrisé par la turbulence qui se développe alors. L’analyse des résultats comporte deux parties principales : (1) une analyse statistique des profils de concentration aboutissant à la détermination d’un coefficient de diffusion effectif et (2) une description de la distribution spectrale des fluctuations de vitesse et de concentration. / This research is a part of our research about bubbly flows. Experiments are performed about mixing of a high Schmidt scalar component (fluorescein in water) by the agitation generated by the flow through a random array of fixed spheres (at high Re and with a volume fraction of solid equal to 2%). This flow mimics for a great part the agitation in the liquid phase of a bubble swarm rising in a liquid otherwise at rest. The velocity of the liquid is estimated from PIV measurements. The scalar is injected through a point source in the array and the evolution of its concentration is estimated by PLIF method. An important part of this research is the measurement of large fields of concentration (15 cm) with a good precision by PLIF. The results show that, at moderate Reynolds number (100), mixing is controled by the steep velocity gradients located near the spheres, while, at large Reynolds number, it is controled by the turbulence that develops. The analysis of the results is composed of two parts : (1) the statistical analysis of the spatial distribution of scalar concentration, and the determination of an effective diffusion coefficient, (2) a spectral analysis of the velocity and concentration fields.

Cette thèse s'inscrit dans le contexte de la Chaire Industrielle Bioplastiques, financé par MINES ParisTech et cinq entreprises partenaires : Arkema, L'Oréal, Nestlé, PSA Peugeot-Citroën et Schneider Electric, qui vise à développer de nouveaux matériaux biosourcés durables. L'objectif global de la thèse est de trouver de nouvelles propriétés à une ancienne famille de plastiques biosourcés – les esters de cellulose – en les mélangeant avec une polyoléfine. Nous avons débuté l'étude par une étape de screening qui nous a permis de caractériser l'ester de cellulose retenu (acétobutyrate de cellulose ou CAB) et de définir l'objectif de la thèse : améliorer la résistance au choc du CAB en y ajoutant une phase polyoléfinique finement dispersée. Le CAB est, en effet, particulièrement fragile : sa résilience est inférieure à 2 kJ/m² lors d'un choc Charpy entaillé. Pour diminuer la taille de nodules de la phase dispersée et la distance qui les sépare, deux approches ont été utilisés. Premièrement, plusieurs mélanges de CAB et de polyéthylènes (PE) de densités différentes ont été préparés par mélangeur interne. Des compatibilisants maléisés ont été utilisés pour diminuer la tension interfaciale entre les phases. Les tailles des nodules, mesurées par microscopie électronique à balayage se sont classées suivant les rapports de viscosité et d'élasticité (PE/CAB), mesurés par rhéométrie dynamique. La résilience de ces mélanges a été augmentée par rapport au CAB mais n'a pas dépassé 6 kJ/m². Dans la seconde approche, des polyoléfines fonctionnalisées (maléisées) ont été utilisées comme unique phase dispersée. La fonctionnalité accrue a permis d'améliorer l'adhésion interfaciale. La taille des nodules et leur espacement ont été considérablement réduits. Les mélanges sélectionnés ont été préparés par extrusion bi-vis et les éprouvettes de résistance au choc ont été préparées par injection. Pour quelques formulations, une longueur moyenne de ligaments de matrice (séparant deux nodules voisins) particulièrement petite (0,1 µm) a permis d'atteindre la transition fragile-ductile du matériau et une résilience supérieure à 60 kJ/m². / This work has been funded by the Industrial Chair in Biopalstics, financed by MINES ParisTech and fives industrial partners: Arkema, L'Oréal, Nestlé, PSA Peugeot-Citroën and Schneider Electric, whose objective is to develop new durable biobased materials. The aim of this thesis is to find new properties for an old-fashioned biobased plastic – cellulose esters – by blending with polyolefins. We started the project with a screening of the cellulose ester (cellulose acetate butyrate or CAB) properties. Thus, we were able to define the goal of the project: improving impact resistance of CAB by adding a finely dispersed polyolefin phase. Indeed, CAB is very brittle: its notched Charpy resilience is below 2 kJ/m². To decrease the size and the spacing of dispersed phase nodules, we developed two different approaches. First, several blends between CAB and polyethylenes (PE) with various densities have been prepared by internal mixer. Maleinated compatibilizers have been used to decrease interfacial tension between phases. Nodules sizes, measured from scanning electron microscope images ranked according to the viscosity and elasticity ratios (PE/CAB). Those ratios have been measured by dynamic rheometry. Blends resilience increased compared to CAB but did not exceed 6 kJ/m². In the second approach, functionalized (maleinated) polyolefins have been used as a single dispersed phase. Increased functionality led to improved interfacial adhesion. Nodules size and their spacing have been significantly decreased. Selected blends were prepared by twin-screw extrusion and impact bars were injected. For some formulations, a small (near 0.1 µm) mean matrix ligaments thickness (distance between two neighboring nodules) was obtained and led to the brittle-ductile transition of the material, with a resilience higher than 60 kJ/m².

Cette thèse de doctorat spécialité « Chimie et Sciences des Matériaux » s'inscrit dans le pôle de compétitivité Chimie-Environnement Axelera, ainsi que dans le sous-programme de R&D Sepbatt SP.4.2. Duramat. Son objectif est d'élaborer la mise en place d'un protocole de fabrication par extrusion d'une membrane poreuse pour supercapacité. Cette membrane très fine joue un rôle très important dans le générateur électrochimique. Elle permet en effet, grâce à sa porosité, la circulation des ions entre les deux électrodes tout en évitant les courts-circuits, mais assure aussi les bonnes propriétés mécaniques du dispositif final. La volonté du fabricant de ces supercapacités est d'étudier la possibilité d'utiliser un nouveau moyen de fabrication de membranes séparatrices par le biais de mélanges de polymères fluorés / poly(oxyéthylène) et de la technique d'extrusion. L’incompatibilité des différents composants utilisés conduit à des mélanges hétérogènes révélant des structures multiphasiques présentant différentes morphologies. Il est alors important de caractériser et d'étudier l'évolution de ces morphologies et plus spécifiquement la morphologie co-continue. Différentes études ont ainsi été réalisées pour caractériser cette évolution. Les diagrammes de continuité des systèmes ont été déterminés grâce à la technique d'extraction sélective et confirmés par microscopie électronique à balayage alors qu'une étude rhéologique a permis de mettre en place une relation entre la morphologie et le comportement en fondu des différents systèmes utilisés. Le projet est ensuite finalisé grâce aux caractérisations physico-chimiques des membranes poreuses extrudées / This thesis specialized in "Chemistry and Materials Science" is part of the international cluster Axelera “Chemistry and Environment”, and in the R&D program Sepbatt SP.4.2.Duramat. Its aim is to develop a protocol for extrusion manufacturing of a porous membrane for double layers capacitor. This thin membrane plays a very important role in the electrochemical cell. It makes possible, thanks to its porosity, the flow of ions between two electrodes while avoiding short circuit, but also provides good mechanical properties of the final device. The desire of the manufacturer of double layers capacitor is to study the possibility of using a new method of separating membranes manufacturing, using mixtures of fluorinated polymers / polyethylene oxide and the extrusion technique. The incompatibility of the various components used leads to heterogeneous mixtures revealing multiphasic structures with different morphologies. It is then important to characterize and study the evolution of these morphologies and specifically co-continuous morphology. Various studies have been carried out to characterize this evolution. The continuity diagrams of the systems were determined using the technique of selective extraction and confirmed by scanning electron microscopy, while a rheological study allowed to establish a relationship between the morphology and behavior in the melt of the different systems used. The project is then completed through the physico-chemical characterization of porous membranes extruded

L'hydrodynamisme autour des îles océaniques et dans les régions côtières est caractérisé par la présence de nombreuses structures de méso- et de subméso-échelle. L'objectif de cette thèse est d'étudier, à partir de données in situ et de modélisation numérique, d'une part la prédominance de certains forçages dans la génération de ces structures et d'autre part leurs dynamiques et leurs impacts sur la dispersion des eaux côtières. Dans un premier temps, une étude basée sur des données issues d'un modèle hydrodynamique autour de l'archipel hawaïen a permis d'évaluer les influences respectives et l'importance des forçages du vent, de la topographie et de la circulation générale sur la génération de tourbillons de méso-échelle. Des tests de sensibilité ont mis en évidence l'intérêt d'une haute-résolution spatiale du forçage atmosphérique. Dans un deuxième temps, la dynamique côtière du Golfe du Lion (GdL) a été investie. Une première étude s'est focalisée sur les caractéristiques physiques et la dynamique d'un tourbillon dans la partie ouest du golfe à l'aide de données de la campagne Latex09 et de résultats d'un modèle hydrodynamique. Leur analyse combinée a permis d'identifier un nouveau processus de génération de tourbillons de méso-échelle dans cette zone et de mettre en évidence la formation d'une structure transitoire de subméso-échelle. Basée sur les données de la campagne Latex10, une deuxième étude s'est alors orientée sur la dispersion des eaux côtières de la partie occidentale du GdL. Un suivi lagrangien des masses d'eau a permis de déterminer les coefficients horizontaux et verticaux de diffusion dans cette zone clef pour les échanges côte-large ou interrégionaux. / The hydrodynamics around oceanic islands and in coastal areas is characterized by the presence of numerous meso- and submesocale features. The aim of this PhD thesis is to study, from in situ data and numerical modeling, firstly the predominance of some forcings on the generation of these features and secondly their dynamics and their impacts on the dispersion of coastal waters. Firstly, a study based on a series of numerical simulations in the Hawaiian region, allows us to examine the relative importance of wind, topographic and inflow current forcing on the generation of mesoscale eddies. Sensitivity tests have shown the importance of high wind-forcing spatial resolution. Secondly, the coastal dynamics of the Gulf of Lions (GoL), also subject to these forcings, has been investigated. A first part focuses on the physical characteristics and the dynamics of an eddy in the western part of the gulf, using data from the Latex09 campaign and results from a realistic hydrodynamic model of the GoL. Their combined analysis has allowed to identify a new generation mechanism for the mesoscale eddies in this area and to understand the formation of a transient submesoscale structure. This work has shown the importance of these structures in modulating exchanges in this region. Based on the data of the Latex10 campaign, a second part has then focused on the dispersion of coastal waters in the western area of the GoL. The tracking of the water masses in a Lagrangian reference frame (floats, tracer) has allowed to determine the horizontal and vertical diffusion coefficients in this key area for coastal-offshore and interregional exchanges.