Les matériaux cellulaires font l'objet de beaucoup de recherches du fait de leurs remarquables propriétés. Celles-ci proviennent de la structure interne du matériau, dans lequel des inclusions cellulaires sont compactées dans une matrice solide. Comprendre et contrôler l'organisation des cellules dans la phase continue est donc primordial pour pouvoir contrôler les propriétés finales du solide poreux. L'influence des propriétés d'objets sur leur organisation dans un volume a souvent été étudiée pour des systèmes granulaires durs monodisperses, où la friction entre deux grains implique que l'arrangement global sera désorganisé, ou pour des systèmes mous comme les bulles dans les mousses aqueuses, où la très faible friction aux interfaces conduit à un empilement organisé et compact de sphères. Une question importante est de comprendre comment s'empilent des objets déformables présentant de la friction à l'interface. Pour répondre à cela, nous nous intéressons ici à un système modèle de gouttes de PEG (polyéthylèneglycol) dispersées dans une phase continue de PDMS (polydiméthylsiloxane). La coalescence entre les gouttes est empêchée grâce à une réaction à l'interface qui crée un gel de polymère à la surface des gouttes au contact avec le PDMS. Cette peau de polymères induit de la friction et de l'adhésion entre les gouttes. Pour étudier l'influence des propriétés de la peau sur la sédimentation des gouttes, nous caractérisons la fraction volumique finale sous gravité grâce à la tomographie sous rayons X. Nous montrons que la présence de friction et d'adhésion à l'interface induit une organisation non-conventionnelle des gouttes en comparaison avec celle d'émulsions stabilisées par des tensioactifs. Nous examinons ensuite les propriétés mécaniques et adhésives des émulsions solides, composées de gouttes liquides dans une matrice solide, avec un test de probe-tack. Nous étudions l'impact de la taille ainsi que de la densité de gouttes sur l'augmentation des dissipations d'énergie dans le volume. / Macro-cellular polymers are highly searched-for materials thanks to their rich physical properties. These arise from the internal structuration of the material, in which discrete cells of gas or liquid are tightly packed within a continuous polymeric solid. The size and organization of these cells have an important influence on the overall material properties. The influence of the properties of spheres on their final packing morphology has led to numerous studies usually dealing with either hard frictional or soft frictionless grains, which are the two extremes of the spectrum of possible systems. An important question remains as to what happens for systems which are in-between these extremes, i.e. highly deformable grains presenting a frictional surface. To tackle this problem, we work with a model system of ultra-stable emulsions which consist of PEG (polyethyleneglycol) drops which are dispersed in a continuous phase of PDMS (polydimethylsiloxane). Coalescence of the drops is prohibited by a reactive blending approach which creates a solid-like skin around the PEG drops upon contact with the PDMS. This skin creates adhesion and friction between the drops. To study the influence of the skin properties on the sedimentation of the drops, we characterize the final drop packing under gravity using absorption contrast X-Ray. We show that the presence of friction and adhesion at the interface makes the liquid drops pack unconventionally regarding density and organization compared to classic surfactant stabilized emulsions. We then investigated the adhesive properties of the solid emulsions i.e. elastomers containing liquid drops in their substructure, using a probe-tack test. We studied the impact of the drop size and density on the increase of the bulk's dissipations of energy which enhance the adhesive properties of the material.

Les flavivirus ayant un impact en médecine vétérinaire sont largement distribués dans le monde (à l’exemple de la fièvre West Nile (WNF) présente sur les cinq continents ou de l’Encéphalite japonaise (EJ) en Asie du Sud-Est) et sont responsables de maladies à dominante neurologique chez l’homme et/ou le cheval.La virémie étant généralement brève lors de ces infections virales, les méthodes de diagnostic utilisées sont essentiellement sérologiques. Or le chevauchement fréquent des aires de répartition des flavivirus complique le diagnostic sérologique. En effet, des réactions sérologiques croisées entre flavivirus sont observées lors de l’utilisation de méthodes de diagnostic usuelles telles que l’ELISA et l’immunofluorescence (IF). Les résultats sérologiques doivent donc être confirmés par la méthode fastidieuse de séroneutralisation (SNT) virale avec les différents flavivirus existants dans la région. De plus, le risque d’émergence sur un territoire donné de nouveaux flavivirus comme le virus Zika au Brésil ou en Amérique du Nord ne peut être exclu.Nous avons donc développé dans la première partie de ce travail une nouvelle stratégie de diagnostic sérologique multiplexe à l’aide de la méthode d’immuno-essai (MIA) sur billes. Sachant que la glycoprotéine d’enveloppe soluble (sE) des flavivirus est divisée en 3 domaines (D) structuraux, DI, DII et DIII et que les épitopes du DIII sont spécifiques de chaque flavivirus, des protéines EDIII recombinantes de différents flavivirus d’intérêt ont été synthétisées en système d’expression Drosophila S2 et leur antigénicité a été testée sur sérums équins et ovins. Nous avons obtenu des résultats très encourageants en démontrant que l’utilisation des EDIII associée avec la capacité de multiplexage de la méthode MIA apparaît comme une réponse adaptée au défi du diagnostic sérologique des infections à flavivirus.Nous avons en outre utilisé la même méthode de multiplexage mais avec des antigènes NS1 du WNV pour mettre en place un test DIVA (Differentiating Infected from Vaccinated Animals) permettant de différencier les chevaux infectés par le WNV des chevaux vaccinés avec un vaccin recombinant WNV.Un autre écueil en médecine vétérinaire est le traitement des affections à flavivirus. En effet l’arsenal thérapeutique est limité et le traitement est avant tout symptomatique. Nous avons dans la seconde partie de ce travail testé in vitro une molécule antivirale à large spectre, le sr1057 sur nos virus d’intérêt (WNV et JEV). Cette molécule qui provient d’une stratégie de criblage développée par l’Institut Pasteur a probablement pour cible la cellule de l’hôte car elle est capable d’inhiber des virus très différents, à génome à ARN de polarité positive ou négative et ADN.Les résultats que nous avons obtenus avec ce composé sont en demi-teinte pour les flavivirus testés avec une efficacité démontrée pour le JEV mais plus modeste pour le WNV. Ils n’excluent cependant pas une possible utilisation de cet antiviral en médecine vétérinaire équine car une activité inhibitrice in vitro sur les virus de l’Herpes équin de type I et de l’artérite virale a été confirmée par d’autres collaborateurs. / Flaviviruses with a major impact in veterinary medicine are widely distributed (e.g. West Nile fever (WNF) has spread across the five continents and Japanese Encephalitis (JE) is reported in South-East Asia) and are mainly responsible for neurological diseases in humans and/or horses.After flavivirus infection, viremia in mammal hosts is generally short and consequently indirect methods are mostly used to diagnose flavivirus infections. However, frequent spatial overlapping in their circulation areas renders the interpretation of serological assays difficult. Indeed, cross-reactions between flaviviruses are observed in rapid serological tests such as in ELISA and immunofluorescence assays (IFA). Serological assay results should thus be confirmed by the tedious comparative virus neutralization test (VNT) using a panel of viruses known to circulate in the area. Moreover, the risk of emergence of new flaviviruses such as reported recently with the Zika virus in Brazil or in North America should be considered when studying flavivirus epidemiology.In the first section, a new strategy aiming at improving the serological diagnosis of flavivirus infections was developed using the multiplexing capacity of microsphere immunoassays (MIA). The flavivirus soluble envelope (sE) glycoprotein ectodomain is composed of three domains (D), e.g. DI, DII and DIII, with EDIII containing virus-specific epitopes. Recombinant EDIIIs of different flaviviruses were synthesized in the Drosophila S2 expression system. The microspheres coupled with rEDIIIs were assayed with equine and ovine sera from natural and experimental flavivirus infections or non-immune samples. Very encouraging results have been obtained and this innovative multiplex immunoassay based on flavivirus rEDIIIs appears to be a powerful alternative to ELISAs and VNTs for veterinary diagnosis of flavivirus-related diseases.MIA with WNV nonstructural 1 protein were also implemented to differentiate Infected from Vaccinated Animals (DIVA). Such a DIVA approach was only successful when horses had been immunized with a recombinant canarypox vaccine, while horses receiving inactivated WNV vaccine developed immune responses close to the ones induced after natural infection.Another pitfall in veterinary medicine is the lack of therapeutics for viral diseases and specifically for flaviviruses. The therapeutic arsenal is indeed rather limited and animals are generally administered supportive treatments only. In the second part, the results of the in vitro testing of a broad spectrum antiviral named sr1057 on WNV and JEV replication are presented. This chemical, identified from a unique screening strategy developed by Pasteur Institute, is probably targeting the host cell and was found to inhibit the replication of varied RNA and DNA viruses belonging to different virus families. The sr1057 compound was not as efficient at inhibiting the replication of flaviviruses as for other RNA+ viruses, with a modest antiviral effect demonstrated for WNV and a higher efficacy on JEV. This antiviral presents however potentials for applications in equine veterinary medicine because it efficiently inhibited equine herpes virus-1 and equine arteritis virus in vitro, as clearly shown by other collaborators.

Une fermeture de sous-couche à N=70 dans le ¹¹⁰Zr a longtemps été considérée comme une explication possible du désaccord entre la théorie et les abondances observées des éléments lourds près de la masse 130 résultant du processus de capture rapide des neutrons (processus r). Le processus r n’est pas bien compris en partie à cause des incertitudes relatives aux mécanismes d'évolution de la structure en couches des noyaux riches en neutrons. La fermeture de sous-couche dans le ¹¹⁰Zr, bien qu’improbable, pourrait résulter d’une symétrie tétraédrique ou sphérique. Ces symétries laissent des indications distinctes sur la structure des niveaux de basse énergie et leur effet peut donc être détecté par une simple mesure de spectroscopie. Le système MINOS a été employé à l'installation de faisceaux d'isotopes radioactifs (RIBF) de RIKEN au Japon pour effectuer la première spectroscopie du ¹¹⁰Zr. MINOS, développé au CEA-IRFU, combine une cible de protons épaisse avec un dispositif de reconstruction de vertex de réaction pour permettre une spectroscopie à haute résolution des noyaux rares. Les états de basse énergie dans le ¹¹⁰Zr ont été peuplés par arrachage des protons de la cible MINOS, et les rayons gamma de désexcitation ont été détectés avec l'ensemble de scintillateurs DALI2. Les résultats sont compatibles avec un noyau bien déformé. Aucune preuve n’est obtenue pour une fermeture de sous-couche à N = 70 ni en faveur de la symétrie tétraédrique. Une étude complémentaire explore les sections efficaces inclusives pour les réactions (p,2p) et (p,pn) avec les noyaux riches en neutrons. Environ 60 sections efficaces inclusives ont été mesuré pour l’arrachage d'un nucléon sur la cible MINOS. La systématique (p,2p) montre une augmentation de la section efficace pour les noyaux fils de Z impair, ce qui révèle l'importance des corrélations d'appariement. Les sections (p,pn) sont plus grandes que les sections efficaces (p,2p), d'environ un facteur 10, distribuées aléatoirement autour de 60 mb. La comparaison avec les modèles semi-classiques suggère que ces deux systématiques peuvent être expliquées par le rôle important des corrélations d'appariement dans les systématiques de réactions directes induites par les noyaux exotiques. Enfin, des simulations électrostatiques ont été menés pour optimiser la cage de champ électrique de la chambre de projection temporelle MINOS, en vue d'une future application pour un nouveau programme de physique au CERN appelé PUMA. / A predicted N=70 subshell closure in ¹¹⁰Zr has long been considered a potential explanation for the disagreement between theory and observed abundances of the heavy elements near mass 130 resulting from the rapid neutron capture process (r-process). The r-process is not well understood, due in part to the uncertainties of the neutron-rich structure evolution mechanisms. A subshell closure in ¹¹⁰Zr, though unlikely, could result from either a tetrahedral or spherical symmetry. Each of these symmetries leaves distinct fingerprints on the low lying level structure, and thus can be discerned with a simple spectroscopy measurement. The MINOS system has been used at the Radioactive Isotope Beam Factory of RIKEN in Japan to perform the first spectroscopy of ¹¹⁰Zr. MINOS, developed at CEA-IRFU, combines a thick proton target with a vertex tracker to allow high resolution spectroscopy of rare nuclei. Low lying states in ¹¹⁰Zr were populated via proton removal on the MI- NOS target, and deexcitation gamma rays detected with the DALI2 scintillator array. Results are consistent with a well deformed nucleus. No evidence is found for a subshell closure at N=70 nor tetrahedral symmetry. A complementary study explores inclusive cross sections for (p,2p) and (p,pn) reactions with neutron rich nuclei. Approximately 60 inclusive cross sections have been measured for single nucleon removal on the MINOS target. The (p,2p) systematics reveal an enhanced cross section to odd-Z daughter nuclei, pointing to the importance of pairing correlations. The (p,pn) cross sections are approximately a factor of 10 larger than the (p,2p) cross sections, randomly distributed around 60 mb. Comparison with semi-classical models suggest that both these systematics can be explained by the important role of pairing correlations in direct reaction systematics for exotic nuclei. Finally, the electric field cage of the MINOS time projection chamber is optimized with electrostatic simulations in view of a future application as a pion tracker for antiproton-nucleus collisions in a new physics program at CERN called PUMA.

Les travaux de cette thèse portent sur le développement (modélisation, conception, réalisation et tests) d’une surface intelligente (smart surface) composée d’un réseau d'actionneurs numériques MEMS, capables de mouvoir des charges posées dessus. Pour la réalisation de ces smart-surfaces, deux voies ont été explorées : un actionnement par voie électromagnétique, constituée d’aimants fixes et mobiles, et un actionnement utilisant des éléments bistables couplés à des alliages à mémoire de forme. Dans le premier cas, la simulation de l’interaction magnétique entre un micro-actionneur et le champ créé par des pistes conductrices placées à proximité a été réalisée. Un réseau de 5x5 micro-actionneurs électromagnétiques quadristables a été ensuite conçu, réalisé et caractérisé. Ce démonstrateur est fonctionnel en convoyage d’objets légers en translation et en rotation. Dans le second cas, la conception et la réalisation d’un actionneur MEMS élémentaire ont été menées : des modèles analytiques ont été confrontés aux résultats obtenus par éléments finis, et enfin comparés aux résultats expérimentaux. Ces travaux ciblent la problématique de la commande des systèmes mécatroniques, à actionneurs multiples, aux échelles méso ou microscopique. La connectique associée est un problème récurrent dans les systèmes fortement miniaturisés, les structures présentées ici présentent un fort potentiel de réduction des connexions filaires, voire leur élimination complète. / The work of this doctoral thesis involves in developing a smart surface (including modelling, design, fabrication and tests), composed of an array of MEMS digital actuators, capable of moving objects placed on it. In order to produce these smart surfaces, two actuation types were explored: electromagnetic actuation on fixed and mobile magnets and optothermal actuation of shape memory alloys on bistable elements. In the first case, simulation of the magnetic interaction between a micro-actuator and the magnetic field generated by nearby current wires was performed. Then, an array of 5x5 quadristable electromagnetic micro-actuators was designed, produced and characterized. This demo prototype is functional for small-weight object conveyance by translation and rotation. In the second case, design and fabrication of an elementary MEMS actuator were carried out: analytical models were confronted with the results from Finite Element Analysis, and at last compared to experimental ones. This work targets at the issue of controlling multiple-actuator mechatronics systems, at meso- or micrometric scale. Since the associated connectors are a recurring problem in highly miniaturized systems, the structures presented herein demonstrate important potential of cabling reduction, even towards complete wireless configurations.

L’avènement des lasers de forte intensité ouvre une nouvelle voie pour la production de réactions nucléaires par laser. En particulier, les impulsions d’intensités supérieures à 10^18 W.cm-2 permettent d’accélérer des faisceaux de protons, et d’ions, caractérisés par un large spectre, une courte durée d’impulsion de l’ordre de la dizaine de picoseconde, un flux (nombre de particules par unité de temps) supérieur de plusieurs ordres de grandeurs aux flux obtenus dans les accélérateurs classiques et des énergies allant jusqu’à plusieurs dizaines de MeV. De telles énergies permettent d’initier des réactions nucléaires ayant des résonances autour de la centaine de keV, telles que la réaction de fusion p-11B qui libère trois particules alpha et ~8,7 MeV, ou encore des réactions à seuil qui produisent des radio-isotopes, utiles pour la médecine nucléaire. Cette thèse a été dédiée au développement d’une plateforme expérimentale sur l’installation laser ELFIE, du LULI (Ecole Polytechnique, France) pour étudier la production de réactions nucléaires dans le cadre du schéma laser suivant : un faisceau de protons est accéléré par laser sur une première cible, par mécanisme TNSA, puis une cible de bore est irradiée par ces protons pour produire les réactions nucléaires. Un second faisceau laser peut être déclenché pour ioniser la cible de bore. Un ensemble de diagnostics complémentaires a été développé pour mesurer et caractériser les produits de réactions. Différents paramètres tels que le flux de protons, le spectre de protons, l’état de la cible de bore (solide ou plasma) ou sa composition, ont été testés afin d’identifier les paramètres physiques qui permettent d’optimiser le nombre de réactions. La compréhension de la physique qui régit la production des réactions nucléaires dans ces conditions est indispensable pour envisager des applications en médecine, ou dans des schémas de fusion pour produire de l’énergie. / The recent development of high-intensity laser beams has stimulated the advent of many schemes to produce nuclear reactions by laser. Laser pulses with intensity higher than 1018 W.cm-2 can particularly be used to accelerate proton and ion beams with interesting characteristics such as a broad spectrum, a short duration (~ 10ps), a large number of particles per picosecond and a high energy cut-off, up to tens MeV. Thus, nuclear reactions with resonances close to hundreds keV can be initiated, such as the p-11B fusion reaction which releases 8.7MeV and three alpha particles, or, such as threshold reactions with produce positron emitters, used in nuclear medicine. This thesis was dedicated to the development of an experimental platform at the ELFIE laser facility, at LULI (Ecole Polytechnique, France) to study the production of nuclear reactions using the following scheme: a proton beam is accelerated by the TNSA mechanism on a first target, and sent into a boron target to induce nuclear reactions. A second laser beam can be used to ionize and heat the boron target. A set of complementary diagnostics has been developed to measure and characterize the reaction products. Several parameters such as the proton flux, the proton spectrum, the boron target state (solid or plasma) and its composition were studied in order to identify the physics parameters that optimize the number of reactions. The understanding of the physics that govern the production of reactions in this scheme is necessary to consider applications in medicine or in fusion schemes, to produce energy.

Les travaux de cette thèse ont porté sur le développement de nouvelles méthodes de synthèse autour de la chimie des réactions multicomposants et des réactions de Tsuji-Trost des dérivés nitrés et phosphorylés. Dans le chapitre I, nous avons développé une nouvelle voie d’accès aux indoles propargyliques impliquant des adduits A3 et une réaction d’élimination d’amine en présence du 1,2-dibromoethane. Dans le chapitre II, nous avons démontré la possibilité d’exploiter des réactions de Tsuji-Trost par la formation de produits O-allylés issus des α-hydroxyphosphonates. La méthatèse cyclisante appliquée sur une gamme d’α-hydroxyphosphonates O-allylés a permis de synthétiser des phosphono-oxahétérocycles. Par ailleurs nous avons aussi démontré l’intérêt des α-hydroxyphosphonates du cinnamaldehyde pour des tandems Tsuji-Trost/ Claisen par la formation de dérivés d’acides α allylés. Dans le chapitre III, nous avons décrit un couplage entre les acides boroniques et les nitronates silylés pour aboutir à des oximes α, β insaturés. Par la suite nous avons convertis les oximes α,β-insaturés obtenus en isoxazoles par une cyclisation oxydante . Finalement dans le chapitre IV, nous avons poursuivi sur les réactions de Tsuji-Trost en mettant au point une synthèse de diènes à partir de dérivés nitrés allyliques. Cette réaction a été élargie à la synthèse des naphatlènes substitués en position 1. / The work of this thesis focused on the development of new synthesis methods around the chemistry of multicomponent reactions and Tsuji-Trost reactions of nitro and phosphorylated derivatives. In Chapter I, we developed a new pathway to propargylic indoles involving A3 adducts and an amine removal reaction in the presence of 1,2-dibromoethane. In Chapter II, we demonstrated the possibility of exploiting Tsuji-Trost reactions by the formation of O-allyl products from α-hydroxyphosphonates. The ring closing metathesis applied to a range of O-allylated α-hydroxyphosphonates allowed phosphono-oxaheterocycles to be synthesized. Furthermore, we also demonstrated the interest of α-hydroxyphosphonates from cinnamaldehyde for Tsuji-Trost / Claisen tandems by the formation of α-allylated acid derivatives. In Chapter III, we described a coupling between boronic acids and silylated nitronates to produce α, β-unsaturated oximes. Subsequently we converted the α, β-unsaturated oximes obtained in isoxazoles by an oxidizing cyclization. Finally, in Chapter IV, we continued the reactions of Tsuji-trost by developing a synthesis of dienes from allylic nitro derivatives. This reaction has been extended to the synthesis of naphatlene substituted at the 1-position.

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

Durant les années 1950 - 1970, il était assumé que le béton pouvait fournir une résistance adéquate pour assurer le bon comportement structural des dalles en béton armé sous des contraintes de cisaillement. Cependant, l'introduction récente de certains mécanismes, tels que le facteur d'échelle, a soulevé de nouvelles inquiétudes quant à la capacité structurale de ces éléments, plus particulièrement pour les infrastructures en béton armé qui sont vieillissantes et qui sont affectées par la réaction alcalis-silice (RAS). Dans le but d'évaluer ces préoccupations, une étude a été effectuée afin de déterminer la capacité à l’effort tranchant de sections de dalles épaisses en béton armé, sans étrier, et affectées à différents niveaux par la RAS. Un total de huit (8) corps d’épreuve en béton de 610 mm de largeur, 750 mm de hauteur et 4500 mm de longueur, ont été fabriqués et soumis à des conditions permettant le développement de la RAS. Les dalles épaisses présentant différents niveaux d’expansion (0,07, 0,15 et 0,23%) ont été testées structuralement jusqu’à leur rupture. Certaines d’entre elles ont également été soumises à un programme de caractérisation des matériaux afin de définir leurs propriétés mécaniques. Selon les conditions qui prévalaient dans le présent programme de recherche, il semble que la réaction alcalis-silice n’ait pas eu une influence néfaste sur la capacité en cisaillement des dalles testées, et ce, malgré que le matériau ait subi des niveaux d’endommagement parfois très sévère. L’analyse des résultats suggère que quatre (4) paramètres principaux peuvent influencer la résistance ultime à l’effort tranchant. Il s’agit des propriétés mécaniques du béton, de la précontrainte chimique causée par la réaction alcalis-silice (RAS), de l’espacement des fissures de cisaillement ainsi que la taille des particules de granulats. / During the 1950’s - 1970’s, it was assumed that concrete could provide adequate strength to ensure good structural behaviour of reinforced concrete slabs under shear stresses. However, new understanding of certain mechanisms, such as scale factors, has raised new concerns about the structural capacity, especially for aging concrete slabs affected by ASR. In order to assess those concerns, a study was carried out to determine the residual shear capacity of thick concrete slabs sections without stirrups, affected by ASR as a function of its development. Eight (8) concrete specimens, 610 x 750 x 4500 mm in size, were manufactured and subjected to conditions enabling ASR development. The thick slabs were tested up to failure at selected ASR expansion levels (0.07, 0.15 and 0.23%). Some of them have also been subjected to a material characterization program to define their mechanical property. According to the conditions prevailing in the present research program, it appears that ASR has not a detrimental influence on the shear capacity of the unreinforced tested slabs, despite the fact that the material has undergone severe damage. Analysis of the results suggests that four (4) main parameters can influence ultimate shear strength. These include the mechanical properties of the concrete, the chemical prestress caused by the alkali-silica reaction (RAS), the shear crack spacing as well as the size of the aggregate particles.

Les systèmes flottants de production, stockage et de déchargement (FPSO) ont été introduits dans les secteurs d'exploitation des hydrocarbures offshore en tant qu'outils facilement déplaçables pour l’exploitation de champs de pétrole et de gaz de petites ‘a moyenne tailles ou lorsque ceux-ci sont éloignés des côtes ou en eaux profondes. Ces systèmes sont de plus en plus envisagés pour les opérations de traitement et de raffinage des hydrocarbures à proximité des sites d'extraction des réservoirs sous-marins en utilisant des laveurs et des réacteurs à lit fixe embarqués. De nombreuses études dans la littérature pour découvrir l'hydrodynamique de l'écoulement polyphasiques dans des lits garnis ont révélé que la maîtrise de tels réacteurs continue d’être un défi quant à leur conception /mise à l'échelle ou à leur fonctionnement. De plus, lorsque de tels réacteurs sont soumis à des conditions fluctuantes propres au contexte marin, l'interaction des phases devient encore plus complexe, ce qui entraîne encore plus de défis dans leur conception. Les travaux de recherche proposés visent à fournir des informations cruciales sur les performances des réacteurs à lit fixes à deux phases dans le cadre d'applications industrielles flottantes. Pour atteindre cet objectif, un simulateur de mouvement de navire de type hexapode avec des mouvements à six degrés de liberté a été utilisé pour simuler les mouvements des FPSO tandis que des capteurs à maillage capacitif (WMS) et un tomographe à capacitance électrique (ECT) couplés avec le lit garni ont permis de suivre en ligne les caractéristiques dynamiques locales des écoulements diphasiques. L'effet des inclinaisons et des oscillations de la colonne sur le comportement hydrodynamique des lits garnis biphasiques a été étudié, puis les résultats ont été comparés à leurs analogues terrestres correspondants (colonne verticale immobile). De plus, des stratégies opérationnelles potentielles ont été proposées pour atténuer la maldistribution des fluides résultant des oscillations du lit ainsi que pour intensifier le processus de réactions dans les réacteurs à lit fixe. Parallèlement aux études expérimentales, un modèle Eulérien CFD transitoire 3D a été développé pour simuler le comportement hydrodynamique de lits garnis polyphasiques sous des inclinaisons et des oscillations de colonnes. Enfin, pour compléter le travail expérimental, une étude systématique a été réalisée pour étudier les performances de capture de CO2 à base d'amines d’un laveur à garnissage (en vrac et structuré) émulant une colonne à bord des ... / Floating production storage and offloading (FPSO) systems have been introduced to offshore hydrocarbon exploitation sectors as readily movable tools for development of small or remote oil and gas fields in deeper water. These systems are increasingly contemplated for onboard treatment and refining operations of hydrocarbons extracted from undersea reservoirs near extraction sites using embarked packed-bed scrubbers and reactors. Numerous efforts in the literature to uncover the hydrodynamics of multiphase flow in packed beds have disclosed that such reactors continue to challenge us either in their design/scale-up or their operation. Furthermore, when such reactors are subjected to marine conditions, the interaction of phases becomes even more complex, resulting in further challenges for design and scale-up. The proposed research aims at providing important insights into the performance of two-phase flow packed-bed reactors in the context of floating industrial applications. To achieve this aim, a hexapod ship motion simulator with six-degree-of-freedom motions was employed to emulate FPSO movements while capacitance wire mesh sensors (WMS) and electrical capacitance tomography (ECT) coupled with the packed bed scrutinized on-line and locally the two-phase flow dynamic features. The effect of column tilts and oscillations on the hydrodynamic behavior of multiphase packed beds was investigated and then the results were compared with their corresponding onshore analogs. Moreover, potential operational strategies were proposed to diminish fluid maldistribution resulting from bed oscillations as well as for process intensification of heterogeneous catalytic reactions in packed-bed reactors. In parallel with the experiment studies, a 3D transient Eulerian CFD model was developed to simulate the hydrodynamic behavior of multiphase packed beds under column tilts and oscillations. Ultimately, a systematic experimental study was performed to address the amine-based CO2 capture performance of packed-bed scrubbers on board offshore floating vessels/platforms. Apart from gaining a comprehensive knowledge on the influence of translational and rotational movements on multiphase flows in porous media, oil and gas sectors and ship industry would benefit from the results of this work for design and scale-up of industrial reactors and scrubbers. / Unité flottante de production, de stockage et de déchargement

Ce projet évalue une approche pronostique de la réaction alcalis-silice (RAS), basée sur la réactivité résiduelle du granulat récupéré du béton d'un barrage, afin d'évaluer le potentiel résiduel d'expansion de la RAS. Ainsi, des essais d'expansion accélérés ont été réalisés sur des éprouvettes de mortier préparées avec des granulats fins obtenus par broyage des granulats d'origine en conditions d'immersion dans une solution de NaOH 1M. Les conditions expérimentales ont été optimisées selon 4 calibres granulaires de matériel réactif et 3 dimensions d'éprouvettes de mortier. En parallèle, des carottes de béton du barrage ont été désagrégées par trempage dans une solution de Na₂SO₄ concentrée à 25 % massique, combiné à un cyclage thermique (16 heures à 4°C et 8 heures à 60°C) pour récupérer les granulats. Plus de 90 % du matériel initial a été récupéré après conditionnement. Finalement, des éprouvettes de mortier ont été fabriquées à partir des granulats récupérés et selon les conditions optimisées. La cinétique de la consommation de la silice réactive de ces dernières sera comparée avec celle d'un granulat similaire à celui retrouvé dans le béton du barrage, mais n'ayant jamais été exposé à la RAS. Simultanément, le bilan de la concentration en alcalis disponibles pour la RAS dans le béton du barrage a été étudié. L'extraction de la solution interstitielle sous haute pression du béton du barrage a permis de mesurer des concentrations supérieures au bilan théorique en alcalis d'environ 1,3 kg de Na₂O([indice] eq)/m³ de béton. Afin d'expliquer cet apport d'alcalis au béton du barrage, le potentiel de relâchement d'ions alcalis des granulats a été évalué. Des analyses chimiques, des examens pétrographiques et les méthodes RILEM ACS-AAR-8 et IFSTTAR XP P 18-544 ont permis de déterminer que le potentiel de relâchement d'ions alcalis du gros granulat est négligeable. Le granulat fin a possiblement contribué à relâcher des alcalis dans la pâte de ciment, mais faute de matériel, le potentiel de relâchement de ce dernier n'a pas pu être confirmé. / This project evaluates a prognosis approach of the alkali-silica reaction (ASR), based on the residual reactivity of aggregates recovered from a concrete dam, to evaluate ASR’s residual expansion potential. Thus, accelerated expansion tests in immersion conditions of NaOH 1N solution were carried out on mortar specimens containing fine aggregates obtained by crushing of the original aggregate. The experimental conditions were optimized according to 4 granular classes of reactive material and 3 dimensions of mortar specimens. Meanwhile, concrete cores from the dam were disaggregated by immersion in a solution of Na₂SO₄ [25 % by mass] combined with thermal cycling (16 hours at 4°C and 8 hours at 60°C) to recover the aggregates. More than 90 % of the original material was recovered after conditioning. Mortar samples were made using the aggregates recovered and were exposed to optimized conditions. The kinetics of the reactive silica consumption of the latter will be compared to a similar aggregate, but never exposed to ASR. At the same time, the assessment of the available alkali concentration for ASR in the dam’s concrete was studied. High pressure extraction of the pore solution from the concrete allowed to measure concentrations higher than the theoretical alkali balance of about 1.3 kg of Na₂O([subscript] eq)/m³ of concrete. To explain this contribution of alkalis to the concrete, the alkali ion release potential of the aggregates was evaluated. Chemical analyzes, petrographic examinations and the RILEM ACSAAR- 8 and IFSTTAR XP P 18-544 methods have determined that the potential for alkali ion release from the coarse aggregate is negligible. The fine aggregate possibly contributed to the release of alkalis in the cement paste, but due to lack of material, the release potential of the latter could not be confirmed.