En aquesta tesi s’ha dut a terme la caracterització experimental de polímers amb memòria de forma de naturalesa termoplàstica i termostable. En concret, s’ha estudiat l’efecte que tenen diferents condicions termo-mecàniques de funcionament i l’estructura química en les propietats mecàniques i de memòria de forma. Per a l’estudi de les condicions de funcionament, s’han realitzat cicles de memòria de forma consecutius amb distintes combinacions de paràmetres termo-mecànics. Per a l’estudi de l’efecte de l’estructura química s’han utilitzat dues xarxes termostables. La primera consisteix en resines epoxi modificades amb polímers hiperramificats. En aquest cas, l’efecte del contingut i del pes molecular del polímer hiperramificat en les propietats visco-elàstiques, termo-mecàniques i de memòria de forma ha sigut estudiada en detall. La segona consisteix en xarxes de tipus acrilat sintetitzades a partir d’agent de reticulació basats en bisfenol A, els quals milloren les propietats mecàniques i de memòria de forma d’aquesta classe de materials. Per a l’estudi d’aquestes xarxes amb memòria de forma s’han dut a terme anàlisis dinamo-mecànics, assajos de caracterització mecànica i cicles de memòria de forma. / En esta tesis se ha llevado a cabo la caracterización experimental de polímeros con memoria de forma de naturaleza termoplástica y termoestable. En concreto, se ha estudiado el efecto que tienen distintas condiciones termo-mecánicas de funcionamiento y la estructura química sobre las propiedades mecánicas y de memoria de forma. Para el estudio de las condiciones de funcionamiento, se han realizado ciclos de memoria de forma consecutivos con distintas combinaciones de parámetros termo-mecánicos utilizando un polímero termoplástico comercial. Para el estudio del efecto de la estructura química se han utilizado dos redes termoestables. La primera consiste en resinas epoxi modificadas con polímeros hiperramificados. En este caso, el efecto del contenido y el peso molecular del polímero hiperramificado en las propiedades visco-elásticas, termo-mecánicas y de memoria de forma han sido estudiados en detalle. La segunda red termoestable consiste en redes de tipo acrilato sintetizadas a partir de agentes de reticulación basados en bisfenol A, los cuales mejoran las propiedades mecánicas y de memoria de forma de esta clase de materiales. Para el estudio de estas redes con memoria de forma se han llevado a cabo análisis dinamo-mecánicos, ensayos de caracterización mecánica y ensayos de memoria de forma. / In this thesis, the experimental characterization of thermoplastic and thermosetting shape-memory polymers was carried out. Particularly, we studied the effect of different operation thermomechanical conditions and chemical structure on mechanical and shape-memory properties. Regarding the operation conditions, several shape-memory cycles were carried out with different combinations of thermomechanical parameters. In terms of chemical structure, two different networks were studied. The first consist of epoxy resins modified with hyperbranched polymers. In this case, we studied in detail the effect of the content and molecular weight of the hyperbranched polymer on viscoelastic, thermomechanical and shape-memory properties. The second consist of acrylate networks synthesized from bisphenol A-based crosslinking agents, which improve mechanical and shape-memory properties of this class of materials. Regarding the study of these shape-memory networks, dynamic mechanic analysis, mechanical characterization tests and shape-memory performances were carried out.

Embora a tecnologia nuclear tenha aplicações benéficas para diversas áreas, como saúde, indústria, agricultura, produção de energia, entre outras, a sua aceitação ainda é restrita e há várias barreiras para o seu uso. A falta de conhecimento assertivo sobre essa tecnologia gera preconceito com relação à sua utilização. Preconceitos podem ser explícitos, que são conscientes, ou implícitos, inconscientes. No entanto, conscientes ou inconscientes, eles influenciam o comportamento e as atitudes. As experiências nas memórias explícita e implícita podem ser transferidas de uma para a outra. Assim, preconceitos ou associações inconscientes podem ser modificados pela memória explícita, ou seja, um novo conhecimento pode reduzi-los ou revertê-los. Para uma educação transformadora, o professor tem um papel central; entretanto, para que ele transmita o conhecimento de forma imparcial, é necessário que tenha uma visão livre de preconceitos. Esse trabalho visa desenvolver uma metodologia com apoio em neurociências por meio da qual as associações implícitas referentes às aplicações da tecnologia nuclear por parte dos professores de ciências sejam identificadas e possíveis preconceitos implícitos sejam modificados por meio de novos conhecimentos explícitos. Para identificar preconceitos implícitos são necessários testes específicos de memória implícita. O Teste de Associação Implícita (TAI) foi selecionado para esse trabalho. Seguindo as etapas fornecidas pelo software FreeIAT, o TAI foi customizado a fim de comparar as associações implícitas de participantes com relação às áreas nuclear e petróleo e sua consistência foi averiguada por um pré-teste aplicado a um grupo de especialistas (grupo controle) e de leigos, cujos resultados determinaram um bom valor de Alfa de Cronbach. Um programa multissensorial de 5 horas foi desenvolvido e realizado no Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN) para um grupo de professores de ciências. O TAI foi aplicado no início e ao término do programa e os resultados das associações implícitas foram comparados. Após seis meses, o TAI foi reaplicado ao mesmo grupo de professores para verificar se as associações implícitas se mantiveram estáveis. Esse programa multissensorial foi comparado com um programa de 12 semanas de ensino tradicional com aulas expositivas realizado no IPEN para alunos ingressantes na pós-graduação. O programa multissensorial foi efetivo para mudar e manter as associações implícitas dos professores referentes às aplicações benéficas da tecnologia nuclear, diferentemente do ensino tradicional com aulas expositivas. Esse trabalho demonstrou que é possível quebrar paradigmas e preconceitos. A abordagem multissensorial possibilitou um conhecimento enriquecido sobre as aplicações da tecnologia nuclear, ou seja, promoveu novas experiências na memória explícita que modificaram as associações prévias armazenadas na memória implícita. Assim, o programa multissensorial demonstrou ser uma ferramenta eficaz, capaz de produzir e manter mudanças nas associações implícitas, de baixo custo e pode ser aplicado em diversas áreas para mudar as associações implícitas e reverter preconceitos. Os resultados demonstraram que esse trabalho de doutorado teve êxito no que se propôs, contribuindo, assim, para a difusão do conhecimento das aplicações benéficas da tecnologia nuclear e, consequentemente, para a sua desmitificação. Essa metodologia completa poderá ser empregada em outras áreas para identificar, modificar e/ou reverter preconceitos ou estereótipos implícitos. / Although the applications of nuclear technology benefit several fields, such as health, industry, agriculture, energy production, among others, its public acceptance is still reduced and there are various barriers to its use. A lack of assertive knowledge about this technology generates prejudice against its use. Prejudices may be explicit at the conscious level or implicit operating outside awareness. Nevertheless, either conscious or unconscious, prejudices interfere with behavior and attitudes. The experiences in the explicit and implicit memories can be transferred from one to the other; thus unconscious prejudices or associations may be modified by the explicit memory, that is, new knowledge may reduce or even reverse them. The teachers play a critical role for transforming education; however, for sharing balanced knowledge they must have a perspective without prejudices. This work aims to develop a neuroscience-based methodology through which implicit associations of Brazilian science teachers towards nuclear technology may be assessed and possible implicit prejudices may be changed by new knowledge. In order to identify implicit prejudices, specific implicit memory tests are required. The Implicit Association Test (IAT) was chosen for this work. By following the steps provided by the software FreeIAT, the IAT was customized aiming to compare the implicit associations of respondents towards nuclear and oil. A pretest with nuclear specialists (control group) and lay people was administered to check the consistency of the customized IAT. The Cronbach\'s alpha was applied to measure the reliability of the test and showed good internal consistency. A 5-hour multisensory program for science teachers was designed and administered at the Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN). The IAT was administered at the beginning and at the end of the program and the results of the implicit associations were compared. After a six-month period, the IAT was re-administered to the same group of teachers to verify whether the implicit associations remained stable. This multisensory program was compared to a 12-week traditional teaching program with lecture classes held at IPEN for incoming post-graduation students. The multisensory program was effective for changing and maintaining the implicit associations of teachers towards the beneficial applications of nuclear technology, unlike the traditional teaching program with lecture classes. This work demonstrated that it is possible to break paradigms and prejudices. The multisensory program enabled an enriched knowledge about the applications of nuclear technology, that is, it promoted new experiences in the explicit memory, which modified the previous associations stored in the implicit memory. Therefore, the multisensory program has proven to be a successful, cost-effective tool, which is able to cause and maintain changes in implicit associations and can be applied in several areas where changes in implicit associations and prejudice reversal are desired. The results demonstrated that the proposed doctoral research was effective, thus contributing to the diffusion of knowledge of the beneficial applications of nuclear technology and, consequently, to its demythification. This methodology may be administered to other fields to identify, modify and/or reduce implicit prejudices or stereotypes.

Embora a tecnologia nuclear tenha aplicações benéficas para diversas áreas, como saúde, indústria, agricultura, produção de energia, entre outras, a sua aceitação ainda é restrita e há várias barreiras para o seu uso. A falta de conhecimento assertivo sobre essa tecnologia gera preconceito com relação à sua utilização. Preconceitos podem ser explícitos, que são conscientes, ou implícitos, inconscientes. No entanto, conscientes ou inconscientes, eles influenciam o comportamento e as atitudes. As experiências nas memórias explícita e implícita podem ser transferidas de uma para a outra. Assim, preconceitos ou associações inconscientes podem ser modificados pela memória explícita, ou seja, um novo conhecimento pode reduzi-los ou revertê-los. Para uma educação transformadora, o professor tem um papel central; entretanto, para que ele transmita o conhecimento de forma imparcial, é necessário que tenha uma visão livre de preconceitos. Esse trabalho visa desenvolver uma metodologia com apoio em neurociências por meio da qual as associações implícitas referentes às aplicações da tecnologia nuclear por parte dos professores de ciências sejam identificadas e possíveis preconceitos implícitos sejam modificados por meio de novos conhecimentos explícitos. Para identificar preconceitos implícitos são necessários testes específicos de memória implícita. O Teste de Associação Implícita (TAI) foi selecionado para esse trabalho. Seguindo as etapas fornecidas pelo software FreeIAT, o TAI foi customizado a fim de comparar as associações implícitas de participantes com relação às áreas nuclear e petróleo e sua consistência foi averiguada por um pré-teste aplicado a um grupo de especialistas (grupo controle) e de leigos, cujos resultados determinaram um bom valor de Alfa de Cronbach. Um programa multissensorial de 5 horas foi desenvolvido e realizado no Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN) para um grupo de professores de ciências. O TAI foi aplicado no início e ao término do programa e os resultados das associações implícitas foram comparados. Após seis meses, o TAI foi reaplicado ao mesmo grupo de professores para verificar se as associações implícitas se mantiveram estáveis. Esse programa multissensorial foi comparado com um programa de 12 semanas de ensino tradicional com aulas expositivas realizado no IPEN para alunos ingressantes na pós-graduação. O programa multissensorial foi efetivo para mudar e manter as associações implícitas dos professores referentes às aplicações benéficas da tecnologia nuclear, diferentemente do ensino tradicional com aulas expositivas. Esse trabalho demonstrou que é possível quebrar paradigmas e preconceitos. A abordagem multissensorial possibilitou um conhecimento enriquecido sobre as aplicações da tecnologia nuclear, ou seja, promoveu novas experiências na memória explícita que modificaram as associações prévias armazenadas na memória implícita. Assim, o programa multissensorial demonstrou ser uma ferramenta eficaz, capaz de produzir e manter mudanças nas associações implícitas, de baixo custo e pode ser aplicado em diversas áreas para mudar as associações implícitas e reverter preconceitos. Os resultados demonstraram que esse trabalho de doutorado teve êxito no que se propôs, contribuindo, assim, para a difusão do conhecimento das aplicações benéficas da tecnologia nuclear e, consequentemente, para a sua desmitificação. Essa metodologia completa poderá ser empregada em outras áreas para identificar, modificar e/ou reverter preconceitos ou estereótipos implícitos. / Although the applications of nuclear technology benefit several fields, such as health, industry, agriculture, energy production, among others, its public acceptance is still reduced and there are various barriers to its use. A lack of assertive knowledge about this technology generates prejudice against its use. Prejudices may be explicit at the conscious level or implicit operating outside awareness. Nevertheless, either conscious or unconscious, prejudices interfere with behavior and attitudes. The experiences in the explicit and implicit memories can be transferred from one to the other; thus unconscious prejudices or associations may be modified by the explicit memory, that is, new knowledge may reduce or even reverse them. The teachers play a critical role for transforming education; however, for sharing balanced knowledge they must have a perspective without prejudices. This work aims to develop a neuroscience-based methodology through which implicit associations of Brazilian science teachers towards nuclear technology may be assessed and possible implicit prejudices may be changed by new knowledge. In order to identify implicit prejudices, specific implicit memory tests are required. The Implicit Association Test (IAT) was chosen for this work. By following the steps provided by the software FreeIAT, the IAT was customized aiming to compare the implicit associations of respondents towards nuclear and oil. A pretest with nuclear specialists (control group) and lay people was administered to check the consistency of the customized IAT. The Cronbach\'s alpha was applied to measure the reliability of the test and showed good internal consistency. A 5-hour multisensory program for science teachers was designed and administered at the Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN). The IAT was administered at the beginning and at the end of the program and the results of the implicit associations were compared. After a six-month period, the IAT was re-administered to the same group of teachers to verify whether the implicit associations remained stable. This multisensory program was compared to a 12-week traditional teaching program with lecture classes held at IPEN for incoming post-graduation students. The multisensory program was effective for changing and maintaining the implicit associations of teachers towards the beneficial applications of nuclear technology, unlike the traditional teaching program with lecture classes. This work demonstrated that it is possible to break paradigms and prejudices. The multisensory program enabled an enriched knowledge about the applications of nuclear technology, that is, it promoted new experiences in the explicit memory, which modified the previous associations stored in the implicit memory. Therefore, the multisensory program has proven to be a successful, cost-effective tool, which is able to cause and maintain changes in implicit associations and can be applied in several areas where changes in implicit associations and prejudice reversal are desired. The results demonstrated that the proposed doctoral research was effective, thus contributing to the diffusion of knowledge of the beneficial applications of nuclear technology and, consequently, to its demythification. This methodology may be administered to other fields to identify, modify and/or reduce implicit prejudices or stereotypes.

Durante la última década se produjo un enorme crecimiento de la implantación de la climatización de edificios, motivada por el aumento de los requerimientos de confort y de productividad de la población, entre otras causas. Los equipos de climatización más difundidos se accionan mediante energía eléctrica, lo que combinado con la gran simultaneidad de la demanda de climatización y su elevado consumo, provocan puntas de demanda de electricidad que sobrecargan las redes y frecuentemente ocasionan cortes de suministro eléctrico. Los sistemas de climatización basados en máquinas de absorción son una alternativa para disminuir la demanda de electricidad para climatización durante el verano y utilizar las redes de distribución de gas natural que en dicha temporada se encuentran generalmente ociosas. Además las máquinas de absorción, al ser activadas térmicamente, pueden utilizar calor proveniente de plantas solares o calor residual de procesos. Lo que puede llevar a una reducción del consumo de energía primaria y a una disminución de la emisión de gases de efecto invernadero asociados a la climatización. No obstante, para llegar a concretar esta posibilidad, se debe efectuar una selección cuidadosa de la tecnología a utilizar y un diseño muy delicado; dado que se observó que algunas plantas de climatización solar consumen, a lo largo del año, más energía primaria como respaldo que una planta de climatización accionada mediante energía eléctrica. Los sistemas de climatización solar actuales basados en equipos de simple efecto difícilmente pueden llegar a competir con los sistemas de refrigeración por compresión más eficientes, no solo en coste económico sino incluso en reducción del consumo de energía primaria. Es por ello que sería conveniente desarrollar sistemas de doble efecto o combinados de simple/doble efecto que permitan incrementar el aprovechamiento de la energía solar térmica disponible. El objetivo principal de esta tesis es el modelado y el ensayo de una enfriadora de agua por absorción de simple/doble efecto, de agua/LiBr que puede activarse a dos niveles de temperatura. En esta tesis se investigan las características de los ciclos de refrigeración con activación térmica a dos temperaturas en general y, en particular, un prototipo de máquina de refrigeración por absorción de doble etapa basado en el par H2O-LiBr con accionamiento mediante agua caliente a 165ºC como doble efecto y simultáneamente a 165ºC y 90ºC, en modo combinado de simple/doble efecto. En todos los casos con disipación mediante torre de enfriamiento y producción de agua fría a aproximadamente 6ºC. Este equipo permite emplear energía solar térmica para aportar calor al generador de baja temperatura y presión, y cuando este calor no está disponible, el calor auxiliar necesario para suplirlo se puede suministrar a más alta temperatura con lo que el equipo puede operar a un COP más elevado. Se desarrollaron cuatro modelos que enumerados en orden de complejidad creciente son el modelo reversible, endorreversible, termodinámico y térmico detallado. El modelo reversible es un modelo muy simple, totalmente ideal y solo acota las eficiencias a un máximo ideal en función de las temperaturas. El modelo endorreversible considera las irreversibilidades producidas en los intercambios de calor entre el exterior y el interior del ciclo, permitiendo evaluar someramente la distribución del área total de intercambio de calor entre los componentes principales de una máquina; acotando además la potencia máxima de refrigeración. En el modelo termodinámico se consideran, además de las irreversibilidades externas, las principales irreversibilidades internas, asociadas a flujos de calor y flujos de materia, permitiendo estudiar la distribución de áreas y reproduciendo fielmente la variación de la eficiencia con la potencia de refrigeración. En el último modelo, el denominado térmico detallado, se introducen las propiedades de la mezcla H2O-LiBr, las ecuaciones de transmisión de calor y los balances de materia y energía; lográndose predecir el comportamiento de la máquina, los diferentes estados por los que evoluciona la mezcla, y los flujos de materia y energía. Al comparar la distribución de superficies de intercambio de calor obtenida mediante los modelos, con la distribución real del prototipo, se observa que en general los modelos asignan mayor superficie al evaporador y menores superficies a los generadores, absorbedor y condensadores. Respecto al COP se obtienen valores de 1.18 para operación solo con accionamiento a alta temperatura y 0.73 con accionamiento solo a baja temperatura con una variación lineal entre ambos casos. Se examinó y reacondicionó integralmente un prototipo de enfriadora de agua por absorción de H2OLiBr, de simple/doble efecto, de 200 kW de potencia de refrigeración. Se diseñó y construyó una instalación experimental para ensayar el prototipo, compuesta principalmente de dos calderas, torre de enfriamiento y servicios de aire comprimido, entre otros. Se ensayó el prototipo con accionamiento a dos temperaturas y se analizó la influencia de las temperaturas de accionamiento, la temperatura del agua fría y de disipación de calor al ambiente sobre el COP y su variación con la carga de refrigeración. Para procesar la gran cantidad de datos experimentales obtenidos, se utilizó una metodología que combina la reconciliación de datos, con la detección de errores sistemáticos y que permite además la determinación de los errores en los datos reconciliados y su propagación a las variables calculadas. Con accionamiento únicamente a alta temperatura se logró un COP de 1.14 y una potencia de enfriamiento de hasta 160 kW. Para una combinación de potencias de accionamiento de 72 kW a una temperatura de 91ºC, complementada con 80 kW a 157ºC se logró una potencia de enfriamiento de 134 kW exhibiendo un COP de 0.87. Los resultados obtenidos permiten demostrar de forma teórica y experimental la factibilidad técnica y los beneficios del accionamiento de una enfriadora a dos temperaturas.

En el estudio de la fusión por confinamiento magnético es crucial conocer con detalle las condiciones físicas del plasma confinado. En este sentido los códigos de simulación son una herramienta muy útil para interpretar las propiedades del plasma. A lo largo de esta tesis se ha estudiado las propiedades del plasma de tokamaks y stellarators y se ha contribuido al desarrollo del código de transporte PRETOR, creado en el JET. Estos estudios se han realizado dentro de la colaboración existente entre el DFEN de la UPC y el Laboratorio Nacional de Fusión del CIEMAT.El código PRETOR permite simular la variación radial y la evolución temporal de las principales magnitudes físicas de un plasma de fusión. Para valorar la bondad de los modelos implementados en el código y determinar la corrección de sus resultados los resultados de la simulación de las magnitudes más relevantes de diversas descargas se comparan con los datos experimentales. De esta comparación se deduce que las magnitudes simuladas presentan un buen acuerdo con los datos experimentales aunque debe destacarse que los errores experimentales son bastante grandes y no siempre están disponibles.En el desarrollo de esta tesis también se ha aplicado el código PRETOR para el estudio de la parada de emergencia de ITER-DDR, con 1500 MW de potencia de fusión funcionando en un estado estacionario en ignición. Se ha estudiado con detalle la evolución del plasma durante una parada implementada mediante la interrupción del suministro de combustible. Este método se muestra efectivo para reducir la potencia de fusión en unas decenas de segundos evitando una disrupción del plasma en todo el escenario.Se han realizado diversas modificaciones en el código para hacerlo más versátil y adaptarlo a las necesidades específicas que han ido surgiendo. La modificación más destacada es la incorporación a PRETOR de una rutina más elaborada que la inicialmente implementada en el código para el cálculo de la deposición de potencia adicional por inyección de haces neutros.En los últimos años la investigación de stellarators ha adquirido una creciente importancia debido a las ventajas que presentan este tipo de dispositivos. Además hay que destacar que el programa de fusión por confinamiento magnético español se centra en el Heliac Flexible TJ-II de la asociación EURATOM-CIEMAT. Por estos motivos y para disponer de un código que sea capaz de simular descargas de stellarators, PRETOR ha sido modificado de forma substancial para crear la versión PRETOR-Stellarator. Esta modificación del código presenta un aspecto inédito de la tesis en el ámbito internacional.Los módulos que han sido adaptados afectan a la configuración magnética, al transporte de energía y partículas y a la geometría del plasma. Una vez modificado el código, éste se ha aplicado al análisis del plasma de Heliac Flexible TJ-II. El objetivo de este estudio es comprobar que las modificaciones introducidas en PRETOR permiten simular correctamente descargas de stellarators. Los resultados obtenidos con PRETOR se comparan con los obtenidos con el código PROCTR, un código utilizado en el CIEMAT para el estudio del TJ-II y de otros stellarators.Los resultados demuestran que los perfiles de temperatura se reproducen correctamente, estos resultados son similares a los obtenidos con PROCTR. Los valores experimentales de la potencia radiada y de la energía almacenada en el plasma han sido satisfactoriamente predichos mediante la simulación de PRETOR-Stellarator.El camino abierto por esta tesis permitirá ahondar en el estudio del plasma del heliac flexible TJ-II, el código está disponible para utilizarse en este dispositivo e incorporar nuevas modificaciones para adaptarlo a las necesidades que vayan apareciendo. / In the study of the fusion by magnetic confinement it is crucial to know the physical behaviour of the confined plasma with detail. In this sense the simulation codes are a very useful tool to analyse the properties of the plasma. Throughout this thesis the properties of the plasma of tokamaks and stellarators has been studied and the transport code PRETOR, created in the JET, has been developed. These studies have been developed within the existing collaboration between the DFEN in the UPC and the Laboratorio Nacional de Fusión of the CIEMAT.The PRETOR code allows the simulation of the radial variation and the temporal evolution of the main physical magnitudes of a fusion plasma. The results of the simulation of the most important magnitudes of diverse shots are compared with the experimental data in order to evaluate the goodness of the models implemented in the code and to determine the correction of their results. From this comparison it's deduced that the simulated magnitudes present a good agreement with the experimental data although it must be stand out that the experimental errors are quite large and they not always are available.In the development of this thesis the code PRETOR has also been applied to the study of the shutdown emergency of ITER-DDR, with 1500 MW of fusion power operating in an ignition stationary state. The evolution of the plasma has studied with detail during the shutdown implemented by means of the interruption of the fuel injection. This method is effective to reduce the fusion power in tens of seconds avoiding a plasma disrupción in all the scenarios. Several modifications have been made in the code in order to make it more versatile and to adapt it to the specific arisen necessities. The most outstanding modification is the incorporation to PRETOR of more complex routine than that initially implemented in the code for the calculation of the additional power deposition by neutral beam injection.In the last years the investigation of stellarators has acquired an increasing importance due to the advantages that this type of devices presents. Besides it is necessary to emphasise that the Spanish program of fusion by magnetic confinement is focused in Flexible Heliac TJ-II in the asociación EURATOM-CIEMAT. For these reasons and in order to have a code able to simulate stellarators shots, PRETOR has been modified of substantial form to create the PRETOR-Stellarator version. This modification of the code presents an new aspect of the thesis in the international scope.The modules that have been adapted affect to the magnetic configuration, the transport of energy and particles and to the plasma geometry. Once the code has been modified, it has been applied to the analysis of TJ-II Flexible Heliac plasmas. The objective of this study is to verify that the modifications introduced in PRETOR allow to simulate correctly stellarators discharges. The results obtained with PRETOR are compared with that ones obtained with PROCTR code, a code used in the CIEMAT for the study of the TJ-II and others stellarators.The results demonstrate that the temperature profiles are reproduced correctly, these results are similar to the obtained ones with PROCTR. The experimental values of the radiated power and the stored energy in the plasma have been predicted satisfactorily by means of the simulation with PRETOR-Stellarator.The way open by this thesis will allow studying in depth the plasma of TJ-II flexible heliac, the code is available to be used in this device and to incorporate new modifications to adapt it to the necessities that will appear.

The understanding and modelling of heat and radiation transport in tokamak plasmas is essential in order to progress in the development of thermonuclear fusion towards a practical energy source which meets all the future needs of environment, safety, and fuel inexhaustibility. This activity enables prospective studies and design to be carried out for next step tokamaks. Due to the complexity of the exact calculation, synchrotron losses are usually estimated in such studies, with expressions derived from a plasma description using simplifying assumptions on the geometry, radiation absorption, density and temperature profiles. In this thesis, a complete formulation of the transport of synchrotron radiation is performed for realistic conditions of toroidal plasma geometry with elongated cross-section, using a precise method for the calculation of the absorption coefficients, and for arbitrary shapes of density and temperature profiles. In particular, this formulation is able to describe plasmas with arbitrary aspect ratios and with temperature profiles obtained in internal transport barrier regimes, which cannot be described accurately with the present expressions. As an illustration, we show that in the case of an advanced high-temperature plasma envisaged for a steady state D-T commercial reactor, synchrotron losses represent approximately 20% of the total losses. Considering the quantitative importance of the above effects and the significant magnitude of synchrotron losses in the thermal power balance of a D-T tokamak reactor plasma, a new fit for the fast calculation of the synchrotron radiation loss is proposed. Using this improved model in the thermal balance, prospective and sensitivity studies are performed for future tokamak projects, and the key issues which limit the performance are isolated. It is shown that, the most restrictive constraint for achieving higher plasma performance is the peak heat flux on the divertor plates. In non-inductive steady-state operation, advanced tokamak regimes are required to achieve relevant thermonuclear plasma performance for next step tokamaks and for a commercial reactor. In the frame of a multi-step strategy towards a commercial reactor, a superconducting next step tokamak compatible with the European budget possibilities is optimized. Considering both the plasma physics and the magnetic system technology and for a given aspect ratio, the smallest machine meeting the physical and technological requirements is determined. In a steady state tokamak commercial reactor, we show that there is an optimal value for the confinement enhancement factor which maximizes the plasma performance, for a given and also for the highest electrical power into the network. This highest electrical power meeting the stability requirements steadily decreases with the confinement enhancement factor. This effect is crucial because both a high plasma performance and a high enough electrical power into the network are required to minimize the cost of electricity, and consequently to make fusion energy more competitive.

Certes malalties neurològiques estan associades amb problemes en els sistemes de neurotransmissió. Una aproximació a l'estudi d'aquests sistemes és la tomografia d'emissió SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography) com a tècnicano-invasiva que proporciona imatges funcionals representatives de l'activitat neuronal. Aquesta tècnica permet la visualització i l'anàlisi de diferents òrgans i teixits dins l'àmbit de la Medicina Nuclear.Malgrat que la inspecció visual de la imatge a vegades és suficient per establir el diagnòstic, la quantificació dels paràmetres de la imatge reconstruida poden millorar la fiabilitat i exactitud del diagnòstic precoç de la malaltia. En particular, la quantificació d'estudis de neurotransmissors de dopamina pot ajudar a detectar els estadis inicials de malalties com el Parkinson. Així mateix, la quantificació permet un seguiment més acurat de l'evolució de la malaltia i una evaluació dels efectes de la terapèutica aplicada.La quantificació es veu afectada pels efectes degradants de la imatge com són el soroll estadístic, la resposta del sistema col.limador/detector i l'efecte de dispersió i/o atenuació dels fotons en la seva interacció amb la matèria. Alguns d'aquests efectes poden ser corregits mitjançant l'ús d'algoritmes de reconstrucció iteratius.L'objectiu d'aquesta tesi és aconseguir una quantificació tant absoluta com relativa dels valors numèrics de la imatge reconstruida de manera que reprodueixin la distribució d'activitat real del pacient en el moment de l'adquisició de l'estudi de SPECT. Per aconseguir-ho s'han desenvolupat diferents codis i algoritmes per millorar els mètodes de reconstrucció existents i validar-ne els seus resultats.La validació i millora dels algoritmes s'ha basat en l'ús de tècniques de simulació Monte Carlo. S'han analitzat els diferents codis Monte Carlo disponibles en l'àmbit de la Medicina Nuclear i s'ha escollit SimSET. La interpretació dels resultats obtinguts i la comparació amb els resultats experimentals ens van dur a incorporar modificacions en el codi original. D'aquesta manera vam obtenir i validar SimSET com a generador d'estudis de SPECT a partir de pacients i objectes virtuals.La millora dels algoritmes es va basar en la incorporació de models analítics de la resposta del sistema col.limador/detector. La modelització del sistema es va implementar per diferents configuracions i energies de la font amb la utilització del codi Monte Carlo PENELOPE. Així mateix es va dissenyar un nou algoritme iteratiu que incorporés l'efecte 3D del sistema i es va tenir en compte la valoració de la imatge en tot el seu volum.Finalment, es va proposar una correcció de l'scattering utilitzant el simulador SimSET modificat per tal d'accelerar el procés de reconstrucció. Els valors reconstruits de la imatge ens han permès recuperar més d'un 95\% dels valors originals, permetent per tant la quantificació absoluta de les imatges de SPECT. / Many forms of brain diseases are associated with problems in the neurotransmission systems. One approach to the assessment of such systems is the use of Single Photon Emission Computed Tomography (SPECT) brain imaging. Neurotransmission SPECT has become an important tool in neuroimaging and is today regarded as a useful method in both clinical and basic research. SPECT is able to non-invasively visualize and analyze different organs and tissues functions or properties in Nuclear Medicine.Although visual inspection is often sufficient to assess neurotransmission imaging, quantification might improve the diagnostic accuracy of SPECT studies of the dopaminergic system. In particular, quantification of neurotransmission SPECT studies in Parkinson Disease could help us to diagnose this illness in the early pre-clinical stages. One of the main research topics in SPECT is to achieve early diagnosis, indeed preclinical diagnosis in neurodegenerative illnesses. In this field detailed analysis of shapes and values of the region of interest (ROIs) of the image is important, thus quantification is needed. Moreover, quantification allows a follow-up of the progression of disease and to assess the effects of potential neuroprotective treatment strategies. Therefore, the aim of this thesis is to achieve quantification of both the absolute activity values and the relative values of the reconstructed SPECT images.Quantification is affected by the degradation of the image introduced by statistical noise, attenuation, collimator/detector response and scattering effects. Some of these degradations may be corrected by using iterative reconstruction algorithms, which thus enable a more reliable quantification. The importance of correcting degradations in reconstruction algorithms to improve quantification accuracy of brain SPECT studies has been proved.Monte Carlo simulations are the --gold standard' for testing reconstruction algorithms in Nuclear Medicine. We analyzed the available Monte Carlo codes and we chose SimSET as a virtual phantom simulator. A new stopping criteria in SimSET was established in order to reduce the simulation time. The modified SimSET version was validated as a virtual phantom simulator which reproduces realistic projection data sets in SPECT studies.Iterative algorithms permit modelling of the projection process, allowing for correction of spatially variant collimator response and the photon crosstalk effect between transaxial slices. Thus, our work was focused on the modelling of the collimator/detector response for the parallel and fan beam configurations using the Monte Carlo code PENELOPE. Moreover, a full 3D reconstruction with OS-EM algorithms was developed.Finally, scattering has recognized to be one of the most significant degradation effects in SPECT quantification. Nowadays this subject is an intensive field of research in SPECT techniques. Monte Carlo techniques appear to be the most reliable way to include this correction. The use of the modified SimSET simulator accelerates the forward projection process although the computational burden is already a challenge for this technique.Full 3D reconstruction simultaneously applied with Monte Carlo-based scattering correction and the 3D evaluation procedure is a major upgrade technique in order to obtain valuable, absolute quantitative estimates of the reconstructed images. Once all the degrading effects were corrected, the obtained values were 95\% of the theoretical values. Thus, the absolute quantification was achieved.

In the last decades, the problem of the vibrations and the noise generated by the rolling and the undulatory wear has been approached by multiple research groups. These groups have developed studies with the intention of understanding and characterizing the vibrations problem, and its presented different analytical models. These models, for straight track sections, usually consider only half a track (single rail) in contact with a wheel suspended from the bogie through the primary suspension. Analytical models of half a track, although widely used, have the inconvenience of not considering the interaction between rails; that is to say the influence of the fluctuating contact force generated in a rail on the other rail vibration. Such interaction may occur through both the track structure and the axle of both wheels. Nowadays, and thanks to the computing power provided by the computers, research are leading to the development of numerical models enabling us to expand the fields of study such as the interaction between rails, the behavior of the wheel-rail contact in curved sections and the propagation in the surroundings. The main objective of the here presented thesis is to provide knowledge about the wheel-rail contact problem and the generation of vibrations that it causes, developing numerical models based on the Finite Element Method (FEM). Therefore we have used the ANSYS 13 program, analyzing all its capacities and using some of them in new ways. In order to analyze in detail the behavior of the interaction between a track and a railway vehicle, in the first part of this thesis we have developed and validated diverse numerical models of a railway track based on the finite elements method, oriented toward characterizing the vibrations generation. In the second part of the thesis we have developed a numerical model for the characterization of the set railway axle-primary suspension, meaning by railway axle the one composed of two wheels fixed to their axle. We have sought the simplest possible model fulfilling the necessary requirements to reproduce the set vibratory behavior. In the last part of the work, we combine the track numerical models with the model of the set axle-primary suspension to create a global model that allows simulating the mechanism of the wheel-rail contact force generation. To describe the contact we have used nonlinear Hertz theory. The results obtained when numerically integrating the equations of the global model using ANSYS transient analysis, are compared with the results provided by the analytical models of half a track in contact with a single wheel attached to the primary suspension. The comparison of these results for two types of tracks shows a very good conformity. With the numerical global model, we have analyzed the vibratory behavior of a classical ballasted track and two types of slab track, the DFF railway track and the Stedef twinblock railway track, all of them railway track types widely used in the Metropolitan Railroad of Barcelona. Finally, thanks to the results provided by the global model of contact, we conclude that the interaction between the mechanisms of the contact force generation present in both rails is significant, the interaction occurring mainly through the axle-wheels set. This result by itself justifies the need for numerical modeling of full track-railway axle contact. As a general conclusion we can say that the results demonstrate that the developed methodology is able to predict the time history of the normal contact force in different locations of the various studied track types. / En las últimas décadas, el problema de las vibraciones y el ruido generados por la rodadura y el desgaste ondulatorio ha sido abordado por múltiples grupos de investigación. Estos grupos han desarrollado estudios con la intención de comprender y caracterizar el problema de las vibraciones, y han presentado diferentes modelos analíticos. Dichos modelos, para tramos de vía rectos, suelen considerar solo media vía en contacto con una rueda suspendida del bogie por medio de la suspensión primaria. Los modelos analíticos de media vía, si bien han sido ampliamente utilizados, presentan el inconveniente de no considerar la interacción entre carriles; es decir la influencia de la fuerza fluctuante de contacto generada en un carril sobre la vibración en el otro carril. Esta interacción se puede producir tanto a través de la estructura de la vía como a través del eje de ambas ruedas. En la actualidad, y gracias a la potencia de cálculo que proporcionan los ordenadores, las investigaciones se dirigen al desarrollo de modelos numéricos que permitan ampliar los campos de estudio como por ejemplo la interacción entre carriles, el comportamiento del contacto rueda-carril en tramos curvos y la propagación al entorno. El objetivo principal de la tesis que se presenta es aportar conocimiento sobre el problema del contacto rueda-carril y la generación de vibraciones que comporta, desarrollando modelos numéricos basados en el Método de Elementos Finitos (FEM). Para ello se ha utilizado el programa ANSYS 13, analizando todas sus capacidades y utilizando algunas de ellas de forma novedosa. Con el fin de analizar con más detalle el comportamiento de la interacción entre una vía completa y un vehículo ferroviario, en la primera parte de esta tesis se han desarrollado y validado diversos modelos numéricos de vía completa basados en el método de elementos finitos, orientados a la caracterización de la generación de vibraciones. En la segunda parte de la tesis se ha elaborado un modelo numérico para la caracterización del conjunto eje ferroviario-suspensión primaria, entendiendo por eje ferroviario el formado por dos ruedas unidas con su eje. Se ha buscado el modelo más simple posible que cumple con los requerimientos necesarios para reproducir el comportamiento vibratorio del conjunto. En la última parte del trabajo, se combinan los modelos numéricos de vía con el modelo del conjunto eje-suspensión para crear un modelo global que permite simular el mecanismo de generación de la fuerza de contacto rueda-carril. Para describir el contacto se ha utilizado la teoría no lineal de Hertz. Los resultados obtenidos al integrar numéricamente las ecuaciones del modelo global mediante el análisis transitorio de ANSYS, se comparan con los resultados que proporcionan modelos analíticos de media vía en contacto con una única rueda sujeta a la suspensión primaria. La comparación de estos resultados para dos tipos de vía, muestra una muy buena concordancia. Con el modelo numérico global, se ha analizado el comportamiento vibratorio de una vía clásica sobre balasto y dos tipos de vía en placa, la vía DFF y la vía bibloque con riostra, todos ellos tipos de vía ampliamente utilizados en el Ferrocarril Metropolitano de Barcelona. Finalmente, gracias a los resultados proporcionados por el modelo global de contacto, se llega a la conclusión que la interacción entre los mecanismos de generación de la fuerza de contacto presentes en ambos carriles es significativa, produciéndose la interacción principalmente a través del conjunto eje-ruedas. Este resultado justifica por sí solo la necesidad de utilizar modelos numéricos de contacto vía completa-eje ferroviario. Como conclusión general cabe decir que los resultados obtenidos demuestran que la metodología desarrollada es capaz de predecir la historia temporal de la fuerza normal de contacto en diferentes localizaciones de los diversos tipos de vías estudiados / Depuis leurs débuts, les chemins de fer ont présenté le problème des vibrations et du bruit générés par le roulement. Ce problème trouve son origine principalement dans les fluctuations de la force de contact roue-rail, les fluctuations générées par les irrégularités que présente la bande de roulement des roues et par les irrégularités des rails, telles que la présence de joints et l'usure ondulatoire. Dans le cas des chemins de fer métropolitains, les vibrations et le bruit produisent un impact environnemental significatif en raison de leur proximité aux zones habitées. Les vibrations se propagent de la voie à la structure du tunnel, et de là vers les bâtiments voisins provoquant des nuisances, et dans des cas extrêmes, des dommages dans les bâtiments. En outre, il faut aussi garder à l'esprit que les vibrations provoquent aussi des problèmes de fatigue et d'usure dans le matériel roulant, un facteur critique pour la sécurité des voyageurs. Au cours des dernières décennies, le problème cité ci-dessus a été abordée par de nombreux groupes de recherche. Ces groupes ont mené des études dans le but de comprendre et caractériser le problème des vibrations générées par le roulement, et ont présenté divers modèles analytiques. Ces modèles, pour des sections de voies droites, ne considèrent généralement que demi-voie (un rail) en contact avec une roue suspendue du bogie au moyen de la suspension primaire. Les modèles analytiques de demi-voie, bien que largement utilisés, présentent l'inconvénient de ne pas considérer l'interaction entre les rails; à savoir l'influence de la force fluctuante de contact générée dans un rail sur la vibration dans l'autre rail. Cette interaction se produit tant à travers la structure de la voie comme à travers l'axe des deux roues. Actuellement, et grâce à la puissance de calcul que fournissent les ordinateurs, les recherches se dirigent vers le développement de modèles numériques qui permettent d'agrandir les champs d'étude comme par exemple l'interaction entre des rails, le comportement du contact roue-rail dans des tronçons courbes et la propagation à l'environnement. / Des de els seus inicis, els ferrocarrils han presentat el problema de les vibracions i el soroll generats pel rodolament. Aquest problema es produeix principalment per causa de les fluctuacions de la força de contacte roda-carril, fluctuacions generades per les irregularitats del perfil de les rodes i per les irregularitats del cap dels carrils, com ara la presència de juntes i el desgast ondulatori. En el cas dels ferrocarrils metropolitans, les vibracions i el soroll produeixen un impacte ambiental significatiu per la proximitat a zones habitades. Les vibracions es propaguen de la via a la infraestructura, que pot ser una base o un túnel, i d’ella als edificis propers causant molèsties i, en casos extrems, desperfectes en els edificis. A més, cal pensar que les vibracions originen problemes de fatiga i desgast en el material mòbil, factor a tenir en compte de cara a la seguretat dels passatgers. En les darreres dècades, el problema esmentat ha estat tractat per molts grups de recerca. Aquests grups han desenvolupat estudis per tal d’entendre i caracteritzar el problema de les vibracions generades pel rodolament, i han presentat diferents models analítics. Aquests models, pensats per a trams de via rectes, acostumen a considerar només mitja via en contacte amb una roda suspesa del bogie per mitjà de la suspensió primària. Els models analítics de mitja via, si bé han estat àmpliament emprats, presenten l’inconvenient de no considerar la interacció entre carrils; es a dir la influència de la força fluctuant de contacte generada en un carril sobre la vibració en l’altre carril. Aquesta interacció es pot produir tant a través de l’estructura de la via com a través de l’eix de les rodes. Actualment, i gràcies a la potència de càlcul que proporcionen els ordinadors, la recerca s’orienta cap el desenvolupament de models numèrics que permeten ampliar els camps d’estudi como ara la interacció entre carrils, el comportament del contacte roda-carril en trams en corba i la propagació a l’entorn. L’objectiu principal de la tesi que es presenta és aportar coneixement sobre el problema del contacte roda-carril i la generació de vibracions que comporta, desenvolupant models numèrics basats en el Mètode dels Elements Finits (FEM). Per això s’ha emprat el programa comercial ANSYS 13, analitzant totes les seves capacitats i fent servir algunes d’elles de forma inèdita. Amb la intenció d’analitzar en detall el comportament de la interacció entre una via sencera i un vehicle ferroviari, en la primera part de la tesi es desenvolupen i validen diversos models numèrics de via sencera basats en el Mètode dels Elements Finits, enfocats a la caracterització de la generació de vibracions. Els resultats obtinguts amb els models numèrics, presentats en forma de resposta freqüencial de la via, es comparen amb resultats de models analítics desenvolupats amb anterioritat, i també amb resultats experimentals obtinguts per a dos tipus de via. Per a la comprovació experimental, s’ha disposat de la col·laboració de l’empresa del Ferrocarril Metropolità de Barcelona. En la segona part de la tesi s’ha elaborat un model numèric per a la caracterització del conjunt eix ferroviari-suspensió primària, entenent com a eix ferroviari el conjunt format per dues rodes amb el seu eix. S’ha cercat el model més simple possible que compleix amb els requeriments necessaris per a reproduir el comportament vibratori del conjunt. En la darrera part del treball, es combinen els models numèrics de via amb el model del conjunt eix-suspensió per a obtenir un model global que permeti simular el mecanisme de generació de la força de contacte roda-carril. Per a descriure el contacte, s’ha emprat la teoria no lineal de Hertz. Els resultats obtinguts quan s’integren numèricament les equacions del model global mitjançant l’anàlisi transitori d’ANSYS, se comparen amb els resultats que proporcionen models analítics de mitja via en contacte amb una única roda fixada a la suspensió primària. Aquests models han estat desenvolupats per altres membres del grup de recerca GREVTAM del Departament d’Enginyeria Mecànica de la UPC dins del qual s’inscriu aquesta tesi. La comparació d’aquests resultats per a dos tipus de via mostra una molt bona concordança. Amb aquest model numèric global, s’ha analitzat el comportament vibratori d’una via clàssica sobre balast i dos tipus de via en placa, la via DFF i la via bibloc amb riosta, tots ells tipus de via molt emprats en el Ferrocarril Metropolità de Barcelona. Finalment, gràcies als resultats obtinguts amb el model global de contacte, s’ha arribat a la conclusió que la interacció entre els mecanismes de generació de la força de contacte presents en ambdós carrils és significativa, produint-se la interacció principalment a través del conjunt eix-rodes. Aquest resultat justifica per sí mateix la necessitat d’emprar models numèrics de contacte via sencera-eix ferroviari. Com a conclusió general cal dir que els resultats obtinguts demostren que la metodologia desenvolupada permet preveure la història temporal de la força normal de contacte en diferents localitzacions dels diferents tipus de via estudiats.

En la presente tesis doctoral se realiza un estudio experimental de la intensificación del proceso de absorción de amoniaco por parte de la mezcla NH3/LiNO3 en absorbedores de burbuja por medio del uso de superficies avanzadas y nanotubos de carbono. Las condiciones de operación de los ensayos experimentales fueron obtenidas a partir de una simulación termodinámica de un ciclo de absorción de simple efecto con NH3/LiNO3 a las condiciones de operación de interés para una enfriadora por absorción activada por fuentes de energía a baja temperatura y enfriada por aire. Los experimentos se llevaron a cabo en un banco de prueba experimental diseñado para la evaluación del desempeño de absorbedores a las condiciones deseadas. El estudio del proceso de absorción se realizo en dos tipos de intercambiadores de calor trabajando como absorbedores; un intercambiador de calor de placas y un intercambiador de calor tubular. Los resultados experimentos en el absorbedor tubular muestran que las superficies avanzadas y nanotubos de carbono usados mejoran significativamente el proceso de absorción de amoniaco en el absorbedor de burbuja estudiado en comparación con un absorbedor de tubo liso con el fluido base. Las mejoras máximas alcanzadas fueron superiores al 50%. / This thesis deals with an experimental study on intensification of the ammonia absorption process in the NH3/LiNO3 mixture in vertical bubble mode absorbers using advanced surfaces and nanoparticles of carbon nanotubes (CNTs). Operating conditions selected for the absorber test were obtained from a thermodynamic analysis of a single effect absorption cycle with NH3/LiNO3 driven by low temperature heat sources and head released by air. The experiments were conducted in an experimental test facility designed for evaluating the absorber performance at the desired operating conditions. Intensification of the ammonia absorption process was studied using two types of heat exchangers working as bubble absorbers; a plate heat exchanger and a tubular heat exchanger. Experimental results showed that the advanced surfaces and CNTs used significantly improve the ammonia absorption process in the tubular bubble absorber analyzed in comparison with results in the smooth tube absorber with the base fluid. The maximum improvements achieved were higher than 50 %.

Cotutela ICFO-Universitat Politècnica de Catalunya i Institut Fresnel-Université Aix-Marseille / While super-resolution microscopy has brought a significant improvement in nano-scale imaging of molecular assemblies in biological media, its extension to imaging molecular orientation using fluorescence anisotropy has not yet been fully explored. Providing orientational order information at the nano-scale would be of considerable interest for the understanding of biological functions since they are intrinsically related to structural fundamental processes such as in protein clustering in cell membranes, supra-molecular polymerization or aggregation. In this thesis, we propose a super-resolution polarization-resolved microscopy technique able to image molecular orientation behaviors in static and dynamic environments, in order to report structural information at the single molecule level and at nanometric spatial scale. Using direct Stochastic Optical Reconstruction Microscopy (dSTORM) in combination with polarized detection, fluorescence anisotropy images are reconstructed at a spatial resolution of a few tens of nanometers. We analyze numerically the principle of the method in combination with models for orientational order mechanisms, and provide conditions for which this information can be retrieved with high precision in biological samples based on fibrillar structures. Finally, we propose an alternative technique based on stochastic fluctuations of single molecules: polarized super-resolution optical fluctuation imaging (polar-SOFI), and compare this approach with the previous one in terms of information gained and spatial resolution. We illustrate both techniques on molecular order imaging in actin stress fibers and tubulin fibers in fixed cells, DNA fibers and insulin amyloid fibrils. / La microscopía de súper resolución ha aportado una mejora significativa en la imagen, a escala nanométrica, de ensambles moleculares en medios biológicos. Sin embargo, su extensión, mediante la utilización de la anisotropía de fluorescencia para la obtención de imágenes de orientación molecular, aún no ha sido explorada a fondo. El proporcionar información sobre la orientación molecular a escala nanométrica es de gran interés para la comprensión de las funciones biológicas. Esta información está intrínsecamente relacionada con la estructura de los ensamblajes de proteínas en las membranas celulares, la polimerización y la agregación supra molecular, entre otros. En esta tesis, proponemos una técnica de microscopía de luz polarizada de súper resolución, la cual permite visualizar el comportamiento de la orientación molecular en ambientes dinámicos y estáticos. El objetivo final es el de poder reportar información estructural a nivel de molécula única y escala espacial nanométrica. Utilizando microscopía de reconstrucción óptica estocástica (dSTORM) en combinación con detección polarizada, las imágenes de anisotropía de fluorescencia son reconstruidas con una resolución espacial de varias decenas de nanómetros. Además, el principio del método ha sido validado numéricamente en combinación con modelos de mecanismos de orientación molecular y delimitando las condiciones en que esta información se puede obtener con una precisión alta en muestras biológicas, principalmente en estructuras fibrilares. Así también, se propone una técnica alternativa basada en la emisión de fluctuaciones estocásticas de moléculas individuales: imagen de polarización con súper resolución de fluctuaciones (polar-SOFI). Además comparamos esta técnica con la anterior, en términos de la información obtenida y la resolución espacial. Finalmente, ilustramos ambas técnicas para la obtención de imágenes del orden molecular de fibras de estrés de actina y tubulina en células fijas, fibras de ADN y fibrillas de insulina amiloide. / Alors que la microscopie super-résolue a apporté une amélioration considérable en imagerie des assemblages moléculaires dans les milieux biologiques à l'échelle nanométrique, son extension à l'imagerie de l'orientation moléculaire, utilisant l'anisotropie de fluorescence, n'a pas encore été complètement explorée. Apporter une information sur l'orientation moléculaire à l'échelle nanométrique aurait un intérêt considérable pour la compréhension des functions biologiques, puisque celles-ci sont fortement reliée à la structure des assemblages de prot éines dans les membranes cellulaires, la polymérisation ou l'aggrégation supramol éculaire par exemple. Dans cette thèse, nous proposons une technique de microscopie super-résolution résolue en polarisation, capable d'imager les comportements d'orientation moléculaire dans des environnements statiques et dynamiques, dans le but de rapporter une information structurale à l'échelle de la molécule unique et à des échelles spatiales nanométriques. En utilisant la microscopie par reconstruction stochastique (dSTORM) en combinaison avec une détection polarisée, des images d'anisotropie de fluorescence sont reconstruites avec une résolution spatiale de quelques dizaines de nanomètres. Nous analysons numériquement le principe de la méthode en combinaison avec des modèles des mécanismes d'orientation moléculaire, et donnons les conditions auxquelles cette information peut être obtenue avec une grande précision dans des échantillons biologiques basés sur des structures fibrillaires. Enfin, nous proposons une technique alternative basée sur l'émission de molécules uniques en fluctuations stochastiques: l'imagerie super-résolue polarisée par fluctuations (polar-SOFI), et comparons cette approche avec la précédente en terme d'information gagnée et de résolution spatiale. Nous illustrons les deux techniques pour l'imagerie de l'ordre moléculaire dans des fibres de stress d'actin et de tubuline dans des cellules fixées, des fibres d'ADN et des fibrilles d'amyloid à base d'insuline.