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L'objectif de cette étude est de relier la distribution granulométrique des fibres constitutives des médias filtrants à la perméabilité de structures fibreuses 3D générées par GeoDict®. Le domaine d'étude a porté sur des compacités de médias comprises entre 0,03 et 0,25, des fibres monodispersées comprises entre 1 et 8 µm ou des fibres polydispersées obéissant à une loi normale ou log-normale. Pour les fibres monodispersées, les valeurs de perméabilité obtenues ont été comparées à diverses corrélations identifiées dans la littérature. Si les relations de Davies ou Jackson et James donnent une bonne estimation de la perméabilité, celle de Happel modifiée permet une meilleure prédiction. Dans le cas d'une distribution granulométrique de fibres, la corrélation de Happel modifiée, dans laquelle le diamètre de la fibre est remplacé par un diamètre de fibre équivalent, conduit à un écart relatif inférieur à +/- 8 % et +/- 4 % pour des distributions respectivement log-normale (écart-type géométrique : SG ? 2) et normale (écart-type : S ? 1,5)., The objective of this study is to relate the fiber size distribution constituting the filter media to the permeability of 3D fibrous structures generated by GeoDict®. The study area covers a packing density between 0.03 and 0.25, monodisperse fibers between 1 and 8 µm or polydisperse fibers obeying a normal or log-normal law. For monodisperse fibers, the simulated permeability values were compared to values issued from various correlations identified in the literature. If the Davies or Jackson and James relations give a good estimate of the permeability, the modified Happel relation provides a better prediction. For a fiber size distribution, the modified Happel correlation, in which the fiber diameter is replaced by an equivalent fiber diameter, leads to a relative deviation of less than +/- 8% and +/- 4% for log-normal (geometric standard deviation: SG ? 2) and normal (standard deviation: S? 1.5) distributions respectively.

Conventional impervious pavements have replaced natural soils due to the rapid growth of urbanization, which causes irregularities in the natural ecosystem and water evaporation and makes stormwater management complicated. In addition, these pavements usually have a dark surface and high thermal inertia. During the summer, they tend to absorb and store solar radiation and cancel out cooling by evaporation. These pavements cause a variety of urban problems, including urban heat islands and urban flooding. Pervious concrete (PC) is a special type of concrete with a highly interconnected pore structure. The porous structure and interconnectedness of the pores allow for efficient drainage of water through its matrix and can provide sustainable drainage solutions. The replacement of conventional pavements with PC pavements therefore has great potential for modernization and environmental sustainability, and simultaneously contributes to mitigating urban flooding and urban heat islands via evaporative cooling. The main objective of this thesis is to study the thermal behavior of PC and to measure and quantify its cooling performance in order to reduce urban heat island effects. The thesis is separated in two parts, the first one is composed of 3 review papers which aim to examine in a synthetic way the recent research advances concerning the mechanical, hydraulic and thermal properties of cool pavements. Models have been established to accurately predict the fundamental properties of PC such as density, permeability and mechanical strength. The second part is also composed of 3 papers that aim to understand the factors that influence the evaporation rate of permeable pavements and to study the thermal behavior of PC in dry and wet conditions via an analytical and experimental study. An innovative experimental bench has been designed and set up at Polytech Clermont-Ferrand. This bench is equipped with several devices allowing to study the thermal behavior of permeable pavements in dry and wet conditions under controlled climatic conditions in laboratory.; Les chaussées imperméables conventionnelles ont remplacé les sols naturels en raison de la croissance rapide de l'urbanisation, ce qui entraîne des irrégularités dans l'écosystème naturel et l'évaporation de l'eau et rend la gestion des eaux pluviales compliquée. De plus, ces chaussées ont généralement une surface sombre et une grande inertie thermique. Pendant l'été, elles ont tendance à absorber et à stocker le rayonnement solaire et empêchent le refroidissement par évaporation. Ces chaussées engendrent divers problèmes, notamment les îlots de chaleur urbains et les inondations. Le béton drainant (BD) est un type particulier de béton dont la structure des pores est fortement interconnectée. La structure poreuse et l'interconnexion des pores permettent un drainage efficace de l'eau à travers sa matrice et peuvent offrir des solutions de drainage durables. Le remplacement des chaussées conventionnelles par des chaussées en BD présente donc un grand potentiel pour la modernisation et la durabilité environnementale, et contribuent simultanément à limiter les inondations urbaines et à atténuer les ilots de chaleur urbains via le refroidissement par évaporation. L’objectif principal de cette thèse est d’étudier le comportement thermique du BD, de mesurer et de quantifier son pouvoir rafraichissant afin de réduire les effets d’ilots de chaleurs urbains. La thèse est constituée de deux parties dont la première est composée de 3 articles de revue qui visent à examiner de manière synthétique les avancées récentes de la recherche concernant les propriétés mécaniques, hydrauliques du BD ainsi que les propriétés thermiques des chaussées rafraichissantes. Des modèles ont été établis afin de prédire avec précision les propriétés fondamentales du BD telles que la densité, la perméabilité et la résistance mécanique. La deuxième partie est composée également de 3 articles qui visent à comprendre les facteurs qui influent sur le taux d’évaporation des revêtements perméables et d’étudier le comportement thermique du BD en condition sèche et humide via une étude analytique et expérimentale. Un dispositif expérimental innovant a été conçu et mis en place au laboratoire. Ce dispositif est équipé de plusieurs appareils permettant d’étudier le comportement thermique des revêtements perméables en condition sèche et humide dans des conditions climatiques contrôlées en laboratoire.

The closure of the nuclear fuel cycle leads to the re-fabrication of a mixed U-Pu fuel. The aim of this thesis is to study an innovative wet ultra-direct route combining separation and shaping steps.The influence of the particle size distribution and particle shape on the solid-liquid separation was investigated. The compression-permeability cell allows the observation of the progressive rearrangement of the particles in the porous media. The influence of the particle size range is more significant than that of the shape.A pressure slip casting pilot was designed, built and installed to perform a parametric study on diluted and concentrated suspensions. The formulation parameters have a stronger influence on the casting than the process parameters. Considering the criteria of porosity and the mechanical resistance of the greens, the most symmetrical shape combined with a wide particle size distribution is recommended for the manufacturing of resistant pellets.; La fermeture du cycle du combustible nucléaire conduit à refabriquer un combustible mixte d’U-Pu. L'objet de la thèse est d'étudier une voie ultra directe humide couplant les étapes de séparation et de mise en forme.L’influence de la distribution de taille et du faciès des particules microniques sur la séparation solide-liquide a été étudiée. La cellule de compression-perméabilité permet l’observation du réarrangement progressif des particules dans le milieu poreux. L’influence de l’étendue granulométrique est plus significative que celle du faciès.Un pilote de coulage sous pression a été conçu, fabriqué et installé pour mener une étude paramétrique sur des suspensions diluées puis concentrées. Les paramètres de formulation influencent plus fortement le coulage que les paramètres de procédé. Sur la base de critères de porosité et de résistance mécanique du cru, c’est le faciès le plus symétrique avec la dispersion granulométrique la plus étalée qui est recommandé pour la fabrication de pastilles résistantes.

International audience; This dataset is composed of symbolic and quantitative entities concerning food packaging composition and gas permeability. It was created from 50 scientific articles in English registered in html format from several international journals on the ScienceDirect website. The files were annotated independently by three experts on a WebAnno server. The aim of the annotation task was to recognize all entities related to packaging permeability measures and packaging composition. This annotation task is driven by an Ontological and Terminological Resource (OTR). An annotation guideline was designed in a collective and iterative approach involving the annotators. This dataset can be used to train or evaluate natural language processing (NLP) approaches in experimental fields, such as specialized entity recognition (e.g. terms and variations, units of measure, complex numerical values) or sentence level binary relation (e.g. value to unit, term to acronym).

Ferromagnetic composites, polymer matrix mixed with ferromagnetic particles show good potential in medical applications. In this thesis, we especially focus on the Low Frequency Induction Heating (LFIH) of ferromagnetic catheters as an alternative process for varicose veins ablation. The LFIH effect appears as soon as the composite is exposed to an alternating magnetic field. This phenomenon is mainly due to the so-called "microscopic" eddy currents generated by the magnetic domain wall motions. By inserting the catheter through a damaged varicose vein, and exciting it with a low frequency, high amplitude magnetic field, it is conceivable to reach a temperature high enough to properly heal the damaged area without injuring the surrounding healthy ones. Compared to the existing treatments, the LFIH method is accurate, cost competitive and simple. By transferring heat in a non-conductive way, the catheter bulkiness is reduced and the method is applicable even in tortuous veins. Ferromagnetic composites with different shapes and particle volume fractions were built and tested in a specific experimental bench. Different parameters (frequency, particle fraction …) were analyzed to reach the best thermal answer. The physical properties (permeability, electrical and thermal conductivities) were also characterized. A Comsol® model combining ferromagnetic behavior and thermal transfer properties was designed to improve the understanding of the phenomena. For a better efficiency, specimens with anisotropic magnetic behaviors were built by curing them under the influence of a static magnetic field. Finally, a commercial extrusion-type 3D printer was used to print samples with catheter shapes. Isotropic and anisotropic specimens were built. Interesting LFIH behavior were observed and for the later ones directional answers potentially interesting in alternative medical applications like the electromagnetic tracking (surgery navigation)., Les composites ferromagnétiques, matrices polymères renforcées de particules ferromagnétiques présentent un potentiel intéressant dans de nombreuses applications médicales. Dans cette thèse, nous nous concentrons particulièrement autour du Chauffage par Induction Basse Fréquence (CIBF) de cathéters ferromagnétiques, une méthode alternative pour l'ablation des varices. L'effet CIBF apparaît dès lors que le composite est exposé à un champ magnétique alternatif. Ce phénomène est principalement dû aux courants de Foucault dits "microscopiques" générés par les mouvements des parois des domaines magnétiques. En introduisant le cathéter à travers la varice endommagée et en l'excitant par un champ magnétique basse fréquence, haute amplitude, il est concevable d'atteindre une température suffisamment élevée pour guérir correctement la zone endommagée sans perturber les zones saines environnantes. Par comparaison aux traitements existants, la méthode CIBF est précise, économique et simple. En transférant la chaleur sans conduction, l'encombrement du cathéter est réduit et le procédé semble applicable même pour des veines très sinueuses. Des composites ferromagnétiques de différentes formes et fractions volumiques ont été fabriqués et testés grâce à un dispositif expérimental dédié. Différents paramètres (fréquence, pourcentage de particules…) ont été analysés afin d’établir la combinaison présentant la meilleure réponse thermique. Les propriétés physiques (perméabilité, conductivités électrique et thermique) ont également été caractérisées. Un modèle Comsol® combinant comportement ferromagnétique et thermique a été conçu afin d’améliorer la compréhension des phénomènes. Pour améliorer la conversion, des échantillons anisotropes ont été développés en imposant un champ magnétique statique dans la phase de solidification. Finalement, une imprimante 3D de type extrusion a été utilisée pour imprimer des échantillons de formes proches de celle d’un cathéter. Des spécimens isotropes et anisotropes ont été imprimés. Les réponses CIBF distinctes et marquées entre les différentes directions testées chez les échantillons anisotropes ouvrent la voie à d’autres applications médicales comme le suivi électromagnétique (navigation chirurgicale).

Flow of fiber suspensions is a major factor in the manufacturing process of discontinuous fiber composites, and which determines the characteristics of the resulting parts. To the present date, studying such problematic presents a challenge. In this thesis, we propose to use high performance computing tools in order to establish numerical simulation protocols allowing a better understanding of some critical aspects related to the issue. First, we present an Octree optimized numerical method to generate virtual isotropic and oriented discontinuous fibers microstructure. This has been achieved by developing a modified RSA algorithm based on no collisions and using particles of cylindrical shape. As a result, samples containing millions of fibers are quickly generated. Once this is done, flow through those microstructures is simulated using a stabilized finite element method associated with a multi-domain formulation. The computational domain is constituted of a unique anisotropic adapted mesh that encloses the different phases implicitly described by level-set functions. Two mains studies are carried: considering firstly a static fibrous architecture and secondly a dynamic fibers evolution. For the static case, an averaging method is applied, and permeability is determined by Darcy’s law. For the dynamic case, we present the evolution of a set of fibers within a Newtonian shear flow. Two approaches are tested and compared, a first one with weak coupling and a second one with strong coupling.; L'écoulement des suspensions de fibres est un facteur important dans le processus de fabrication des composites à fibres discontinues et qui détermine les caractéristiques des pièces obtenues. Dans cette thèse, nous proposons d'exploiter les moyens de calcul haute performance pour mettre en place des protocoles de simulations numériques permettant de mieux comprendre certains aspects critiques relatifs à cette question. Nous présentons tout d'abord un algorithme optimisé de génération de microstructures isotropes ou orientées. L’algorithme adopté est un algorithme de type adsorption séquentielle aléatoire (ASA) permettant de placer des fibres cylindriques sans collisions. Cet algorithme a été implémenté en séquentiel dans un premier temps, un algorithme de type Octree lui a été associé dans un deuxième temps, et finalement, il a été parallélisé. Par conséquent, une accélération importante est obtenue et des microstructures contenant des millions de fibres sont générées. Par la suite, l'écoulement à travers ces structures est simulé en utilisant une méthode d'éléments finis stabilisés associée à une formulation multi-domaine. Le domaine de calcul est constitué d’un maillage unique adapté autour des différentes phases implicitement décrites par des fonctions caractéristiques. Deux études principales sont menées: en considérant d'abord une architecture fibreuse statique et ensuite, une évolution dynamique des fibres. Pour le cas statique, une méthode d’homogénéisation est appliquée et la perméabilité est déterminée par la loi de Darcy. Pour le cas dynamique, nous présentons l'évolution d'un ensemble de fibres au sein d'un écoulement Newtonien de couette. Deux approches sont testées et comparées, une première avec couplage faible et une deuxième avec couplage fort.

Şehirleşmenin yoğun olduğu bölgelerde, yağmur suyu büyük oranda geçirimsiz yüzeylerde toplanmakta, yeraltı suyuna sızması engellenmektedir. Özellikle yerleşim bölgeleri için çevre dostu olarak nitelendirebileceğimiz geçirimli kaplama uygulamaları, yüzey akışını büyük oranda azaltarak, yağmur suyunun temiz kalması ve sızma yoluyla yeraltı suyunun beslemesine olanak sağlamaktadır. Geçirimli Kaplamalar boşluklu yapısı itibariyle, çevresel gürültü kirliliğini azaltmaktadır. Bu faydaları düşünüldüğünde bu kaplamaların kentleri insan doğasına daha uygun hale getirmeye yardımcı olacağı açıktır. Diğer yandan, boşluklu yapısı itibariyle hizmet ömürleri kısa olan bu kaplamaların, performansının geliştirilmesine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu bağlamda, geçirimli asfaltın daha yaygınlaştırılmasına katkı sunmak amacıyla, kaplama karışımların hidrolik geçirgenlik düzeyinden ödün vermeden, bazalt elyaf, polipropilen, cam elyaf ve atık lastik kullanılarak performansının iyileştirilmesi düşünülmüştür. Geçirimli asfalt karışım tasarımında, agrega olarak ferrokrom üretim sürecinde açığa çıkan cüruf malzemesi kullanılmıştır. Ferrokrom cürufunun özelliklerine uygun bir alanda geri dönüşümü ile ekonomik ve çevresel açılardan optimum fayda amaçlanmıştır. Çalışmada, Elazığ Ferrokrom Tesisinden temin edilen ferrokrom cürufu ve İstanbul Asfalt Fabrikaları Sanayi ve Ticaret A.Ş.' den temin edilen PMB 76-22 polimer bitümlü bağlayıcı yanında, filler takviyesi olarak F tipi uçucu kül ve bitüm stablizasyonu için selülozik elyaf kullanılmıştır. Çalışmada ferrokrom cürufu agrega için bir karışım tasarımı gerçekleştirilmiştir. En iyi tasarım sonuçlarının elde edildiği %6,0 ve %6,5 bitüm oranlarında, karışım ağırlığının %0,2, %0,4, %0,6, %0,8 ve %1,0 oranlarında polipropilen, bazalt elyaf, cam elyaf ve kırıntı kauçuk ilavesinin karışım performansı üzerindeki etkileri belirlenmiştir. Hazırlanan numunelere hacim analizi, permeabilite, Cantabro aşınma kaybı, dolaylı çekme mukavemeti ve nem hasarına karşı dayanım gibi tasarım deneyleri gerçekleştirilmiştir. In areas where urbanization is intense, rainwater is mostly collected on impermeable surfaces and leakage into groundwater is prevented. Permeable coating applications, which can be qualified as environmentally friendly especially for residential areas, greatly reduce the runoff, keep the rainwater clean and allow groundwater to be fed through infiltration. Permeable Coatings reduce environmental noise pollution due to their porous structure. Considering these benefits, it is clear that these coatings will help make cities more suitable for human nature. On the other hand, there is a need to improve the performance of these coatings, which have a short service life due to their porous structure. In this study, in order to contribute to the more widespread use of permeable asphalt, it was considered to improve the performance of the coating mixtures by using basalt fiber polypropylene, glass fiber and crumb rubber without compromising the hydraulic permeability level. The slag material released during the ferrochrome production process was used as aggregate in the permeable asphalt mixture design. With the recycling of ferrochrome slag in an area suitable for its properties, optimum benefit is aimed in economic and environmental terms. In the study, besides the ferrochrome slag obtained from Elazığ Ferrochrome Plant and polymer bituminous binder (PMB 76-22), F-type fly ash as filler addition and cellulosic fiber for bitumen stabilization were used. In the study, a mixture design was carried out for ferrochrome slag aggregate. The effects of the addition of polypropylene, basalt fiber, glass fiber and crumb rubber at the rates of 0.2%, 0.4%, 0.6%, 0.8% and 1,0% of mixture weight on the blend performance at 6.0% and 6.5% bitumen rates where the best design results are achieved has been determined. Design tests such as volume analysis, permeability, Cantabro abrasion loss, indirect tensile strength and resistance to moisture damage were carried out on the prepared samples.

Hydrogen produced from water electrolysis appears to be the best candidate for large- scale geological storage to cover the intermittency of renewable energy. It can be stored either in salt caverns or in porous rocks like saline aquifers and depleted oil and gas reservoirs. This thesis proposes an evaluation of the risk of gas leakage in the case of salt cavities and the risk of biogeochemical alteration of the gas stock in the case of porous reservoir rocks. Rock salt is a polycrystalline material with very low intrinsic permeability in undisturbed zones (around 10-21m2). It sealing capacity is due to the specific features of salt mechanical behavior and gas flow in such unconventional reservoirs (Klinkenberg effect). Deviatoric loading under low confining pressure (1MPa) induces a moderate increase in gas permeability from the dilatancy threshold due to microcracking disturbing the impermeability. So, understanding the complex relationship between permeability evolution and the mechanical and thermal solicitations is important to survey any possible risk of leakage. So, we performed a complete set of laboratory experiments on a rock salt specimen (MDPA in the East region of France). The porosity of the studied rock salt is very low (~1%) and the initial permeability varies over 4.5 orders of magnitude. Klinkenberg effect is only observed for the less damaged samples. The poroelastic coupling is almost negligible. Deviatoric loading under low confining pressure (1MPa) induces a moderate increase in gas permeability from the dilatancy threshold due to microcracking. Measurement of ultrasonic wave velocities during uniaxial compression showed an almost irreversible closure of pre-existing microcracks and the opening of axial microcracks that are perpendicular and parallel to the stress direction allowing a precise determination of the dilatancy threshold. Under higher confining pressure (5MPa), the material becomes fully plastic which practically eliminates damage. Under hydrostatic loading, gas permeability decreases because of the self-healing process. All these results give strong confidence in that underground hydrogen storage in salt caverns is the safest solution. In the case of porous reservoir rocks, hydrogen injection can induce geochemical redox reactions between the fluids and minerals and unwanted consumption of hydrogen stock catalyzed by microorganisms tolerating extreme conditions of deep saline aquifers and reservoirs.To study these phenomena, we developed a new experimental device to simulate the biochemical activity under extreme conditions (T=35°C, PH2=50bar, Pconfinement=200bar). The outflowing gas was automatically sampled with a HP-LP valve and the concentration was measured with a micro-gas chromatograph to quantify any change due to hydrogen bio-consumption. We chose to work on the Vosges sandstone where we incubate the Shewanella putrefaciens bacteria that reduce iron in the presence of hydrogen to produce energy. Its metabolism and performance as hydrogenotrophic bacteria were first tested in batch conditions on a rock powder. Results showed that this type of bacteria can reduce the iron present in the medium using endogenous sources of electrons first then hydrogen in the medium but preferentially dissolved hydrogen. Under triaxial conditions, the bacterial activity doesn’t seem to have a significant impact, whatever the initial hydrogen concentration (70% or 5%) and the sampling frequency (one or three days). Many hypotheses are proposed to explain the observed differences between batch and triaxial conditions: the scarcity of dissolved hydrogen in residual water, the low exchange surface for biogeochemical reactions in the case of solid core samples, the slow kinetic of hydrogen consumption by S. Despite the remaining uncertainties related to our experiments, our preliminary results suggest that the underground storage of pure hydrogen in porous reservoir rocks is not severely threatened by the biological activity of the Shewanella., L'hydrogène issu de l'électrolyse de l'eau est considéré au stockage géologique à grande échelle pour combler l'intermittence des énergies renouvelables. Il peut être stocké soit dans des cavernes saline, soit dans des roches poreuses (les aquifères salins et les réservoirs de pétrole et de gaz épuisés). Cette thèse propose une évaluation du risque de fuite de gaz dans le cas de cavités salines et du risque d'altération biogéochimique du stock dans le cas de roches réservoirs poreuses. Le sel est un matériau polycristallin à très faible perméabilité intrinsèque dans les zones non perturbées (environ 10-21 m2). Sa capacité d'étanchéité est due aux spécificités du comportement mécanique du sel et de l'écoulement du gaz dans de tels réservoirs non conventionnels (effet Klinkenberg). Le chargement déviatorique sous faible confinement (1MPa) induit une augmentation de la perméabilité aux gaz à partir du seuil de dilatance due à la microfissuration. Ainsi, comprendre la relation complexe entre l'évolution de la perméabilité et les sollicitations mécaniques et thermiques est important pour comprendre tout risque de fuite. Ainsi, nous avons réalisé une série d'expérience sur un sel analogue (sel MDPA). La porosité du sel étudié est très faible (~1%) et sa perméabilité initiale varie de 4.5 d'ordres de grandeur. L'effet Klinkenberg n'est observé que pour les échantillons les moins endommagés. Le couplage poroélastique est presque négligeable. Le chargement déviatorique sous faible pression de confinement (1MPa) induit une augmentation de la perméabilité aux gaz à partir du seuil de dilatance due à la microfissuration. La mesure des vitesses des ondes ultrasonores lors de la compression uniaxiale montre une fermeture irréversible des microfissures préexistantes et l'ouverture de microfissures axiales perpendiculaires et parallèles à la direction de la contrainte permettant une détermination précise du seuil de dilatance. Sous une pression de confinement plus élevée (5 MPa), le matériau devient entièrement plastique, ce qui élimine l'effet d'endommagement. Sous chargement hydrostatique, la perméabilité au gaz diminue en raison d'auto- cicatrisation. Tous ces résultats montrent que le stockage souterrain de l'hydrogène dans le sel est la solution la plus sûre. Dans le cas des roches poreuses, l'injection d'hydrogène peut induire des réactions géochimiques entre les fluides et les minéraux et une consommation du stock d'hydrogène catalysée par des micro-organismes tolérant les conditions extrêmes des aquifères et réservoirs ultra-salins. Pour étudier ces phénomènes, nous avons développé un nouveau dispositif expérimental pour simuler cette activité dans des conditions (T=35°C, PH2=50bar, Pconfinement=200bar). Le gaz sortant est échantillonné automatiquement avec une vanne HP-BP et sa concentration est mesurée par le micro-chromatographe pour quantifier tout changement. Nous avons choisi de travailler avec le grès de Vosges où nous incubons la bactérie Shewanella putrefaciens qui réduit le fer en présence d’hydrogène. Son métabolisme et performance en tant que bactérie hydrogénotrophe ont d'abord été testés en batch sur une roche en poudre. Les résultats ont montré que ce type de bactéries peut réduire le fer présent en utilisant d'abord ses sources endogènes d'électrons puis l'hydrogène, préférentiellement, l'hydrogène dissous. En conditions triaxiales, l'activité bactérienne ne semble pas avoir d'impact significatif, quelles que soient la concentration initiale en hydrogène (70% ou 5%) et la fréquence d'échantillonnage. De nombreuses hypothèses sont proposées pour expliquer les différences observées entre les conditions en batch et triaxiales : l'hydrogène dissous dans les eaux résiduelles, la faible surface d'échange pour les réactions biogéochimiques dans le cas des carottes solides, la lenteur de la cinétique. Malgré les incertitudes liées à l'expérimentations, nos résultats préliminaires suggèrent que le stockage souterrain d'hydrogène dans des roches réservoirs poreuses n'est pas menacé par l'activité des Shewanellas.

Çelik cürufu ve uçucu kül sırasıyla çelik üretim tesislerinde ve termik santrallerde katı partiküller halinde ortaya çıkan endüstriyel yan ürünlerdir. Bu çalışmada dolgu uygulamalarında kullanılabilmeleri için, uçucu kül ve ağırlıkça %20 uçucu kül içeren çelik cürufu-uçucu kül karışımının özellikleri incelenmiştir. Uçucu kül ve çelik cürufu, özgül ağırlık, elek, hidrometre ve Atterberg limitleri deneyleriyle karakterize edilmiştir. Kompaksiyon davranışı standart Proktor deneyleriyle belirlenen yan ürünlerin ve karışımın hidrolik iletkenlik katsayıları düşen seviyeli permeabilite deneyleriyle belirlenmiştir. Yan ürünlerin ve karışımın kayma dayanımı parametreleri %100 Standart Proktor sıkılığında hazırlanan numuneler üzerinde yapılan kesme kutusu deneylerinin sonuçlarına göre değerlendirilmiştir. pH ve elektrik iletkenliği ölçümleri ve sızıntı suyu analizleri yapılarak malzemelerin kullanımıyla oluşabilecek çevresel risklerin belirlenmesi hedeflenmiştir. Kompaksiyon deneylerinde %80 çelik cürufu-%20 uçucu kül karışımı için elde edilen kuru birim hacim ağırlığı çelik cürufuna göre daha yüksek, karışma ait optimum su muhtevası çelik cürufuna göre daha düşüktür. Kesme kutusu deney sonuçlarına göre, deney-sonu sürtünme açısı (ds), çelik cürufu ve uçucu kül için sırasıyla 40.1o ve 28.9o’dir. %80 çelik cürufu-%20 uçucu kül karışımının deney-sonu sürtünme açısı ise 37.8o’dir. Karışımın pik kayma dayanımı çelik cürufu için elde edilene yakın ve dolgu için kullanılan doğal kum malzemeleri için elde edilen değerlerin üst sınırı ile karşılaştırılabilir. pH ve elektrik iletkenliği ölçümleri, kullanılan yan ürünlerin korozif özellikler gösterebileceğine işaret etmektedir. Çelik cürufu ve uçucu kül numuneleri için yapılan sızma suyu analiz sonuçları çevre etkilerinin üretilen karışım için araştırılması gerektiğine işaret etmektedir., Steel slag and fly ash are particulate industrial by-products generated in steel plants and power plants, respectively. In this study, the properties of steel slag, fly ash and a steel slag-fly ash mixture that contain 20% fly ash (by weight) were investigated for their possible use as fill material. Fly ash and steel slag were characterized through specific gravity, sieve, hydrometer and Atterberg limits experiments. Compaction behavior of the industrial by-products and their mixture were evaluated through standard Proctor compaction, and their hydraulic conductivity were determined through falling-head permeability experiments. The shear strength parameters of the industrial by-products and their mixtures, prepared at 100% Proctor compaction, were evaluated based on direct shear experiments. pH and electrical resistivity measurements were taken, and leachate analysis were performed on fly ash and steel slag samples to determine the possible environmental risks that can arise from their use. The maximum dry unit weight values recorded for the 80% steel slag - 20% fly ash mixture was higher, on the other hand, the optimum moisture content of the mixture was lower compared to that of steel slag sample. Based on direct shear experiments, the end-of-test friction angles are 40.1o and 28.9o for steel slag and fly ash, respectively. The end-of-test friction angle for the 80% steel slag-20% fly ash mixture is 37.8o. The peak shear strength of the mixture is close to that of steel slag and comparable to the higher end of the range obtained for natural sands that are used as fill material. The pH and electrical resistivity measurements indicate that these by-products may possess corrosive nature. The results of the leachate analysis point toward the need for further analysis of the mixture for the environmental effects.

In membrane fuel cells, the feed gas must pass through a porous layer of carbonaceous material (GDL, gas diffusion layer) to access the catalyst, enabling the electrochemical reaction and subsequent energy production. In general, this layer consists of a macroporous substrate (MPS) covered by a thinner structural undercoat called a microporous layer (MPL) in contact with the electrode. The project here focuses on the study of gas transport phenomena in commercially available diffusion layers, which are essentially complex porous media (MPL+MPS). GDLs have a key role in the distribution of gases and the evacuation of produced water: in addition to diffusion and convection, the intrinsic properties of these layers are known to play a significant role on the overall performance of the fuel cell. The present approach relies on various sources of experimental observations to understand and characterize these transport flows in GDL in order to obtain a phenomenological formalism. To this end, ex-situ measurements using a "diffusion bridge" technique are carried out in a laboratory cell (called a fundamental cell) to estimate the directional permeability of the gas or in a fuel cell to estimate the equivalent permeability under conditions closer to cell operation. Essentially, the conditions for measuring gas transport have been modified, using (i) a single dry gas, (ii) a mixture of dry gases, (iii) humidified gases, (iv) gas flow in the presence of liquid water, and (v) variable cell compression. The results obtained on gas permeability, first through experimentation and then by using the data in established fundamental models, provide more precise information on the gas transport mechanism in these complex-structured GDLs when placed inside PEM fuel cells, leading to a significant understanding., Dans les piles à combustible à membrane, les gaz d’alimentation doivent passer à travers une couche poreuse à base de matériaux carbonés (GDL) gas diffusion layer pour accéder au catalyseur, rendant possible la réaction électrochimique et la production d'énergie qui s'ensuit. En général, cette couche est constituée d'un support macroporeux (MPS, macroporous substrate) recouvert d'une sous-couche de structure plus fine appelée couche microporeuse (MPL, microporous layer) en contact avec l'électrode. Le projet porte ici sur l'étude des phénomènes de transport des gaz dans les couches de diffusion disponibles dans le commerce, qui sont essentiellement des milieux poreux complexes (MPL+MPS). Les GDL ont un rôle clé dans la distribution des gaz et l'évacuation de l'eau produite : outre la diffusion et la convection, les propriétés intrinsèques de ces couches sont connues pour jouer un rôle significatif sur la performance globale de la pile à combustible. La présente approche s'appuie sur diverses sources d'observations expérimentales pour comprendre et caractériser ces flux de transport dans la GDL en vue d'obtenir un formalisme phénoménologique. À cette fin, des mesures ex-situ utilisant une technique de "pont de diffusion", dans une cellule de laboratoire (appelée cellule fondamentale ) pour estimer la perméabilité directionnelle du gaz ou bien dans une pile à combustible, afin d’estimer la perméabilité équivalente dans des conditions plus proches du fonctionnement de la pile. Pour l'essentiel, les conditions de mesure du transport de gaz ont été modifiées, en utilisant (i) un seul gaz sec, (ii) un mélange de gaz secs, (iii) des gaz humidifiés, (iv) un flux de gaz en présence d'eau liquide et (v) une compression variable des cellules. Les résultats obtenus sur la perméabilité au gaz : d'abord par l'expérimentation et ensuite en utilisant les données dans des modèles fondamentaux établis, permettent d'obtenir des informations plus précises sur le mécanisme de transport du gaz dans ces GDL de structure complexe lorsqu'elles sont placées à l'intérieur des piles à combustible PEM, ce qui permet d'acquérir une compréhension significative.

In membrane fuel cells, the feed gas must pass through a porous layer of carbonaceous material (GDL, gas diffusion layer) to access the catalyst, enabling the electrochemical reaction and subsequent energy production. In general, this layer consists of a macroporous substrate (MPS) covered by a thinner structural undercoat called a microporous layer (MPL) in contact with the electrode. The project here focuses on the study of gas transport phenomena in commercially available diffusion layers, which are essentially complex porous media (MPL+MPS). GDLs have a key role in the distribution of gases and the evacuation of produced water: in addition to diffusion and convection, the intrinsic properties of these layers are known to play a significant role on the overall performance of the fuel cell. The present approach relies on various sources of experimental observations to understand and characterize these transport flows in GDL in order to obtain a phenomenological formalism. To this end, ex-situ measurements using a "diffusion bridge" technique are carried out in a laboratory cell (called a fundamental cell) to estimate the directional permeability of the gas or in a fuel cell to estimate the equivalent permeability under conditions closer to cell operation. Essentially, the conditions for measuring gas transport have been modified, using (i) a single dry gas, (ii) a mixture of dry gases, (iii) humidified gases, (iv) gas flow in the presence of liquid water, and (v) variable cell compression. The results obtained on gas permeability, first through experimentation and then by using the data in established fundamental models, provide more precise information on the gas transport mechanism in these complex-structured GDLs when placed inside PEM fuel cells, leading to a significant understanding.; Dans les piles à combustible à membrane, les gaz d’alimentation doivent passer à travers une couche poreuse à base de matériaux carbonés (GDL) gas diffusion layer pour accéder au catalyseur, rendant possible la réaction électrochimique et la production d'énergie qui s'ensuit. En général, cette couche est constituée d'un support macroporeux (MPS, macroporous substrate) recouvert d'une sous-couche de structure plus fine appelée couche microporeuse (MPL, microporous layer) en contact avec l'électrode. Le projet porte ici sur l'étude des phénomènes de transport des gaz dans les couches de diffusion disponibles dans le commerce, qui sont essentiellement des milieux poreux complexes (MPL+MPS). Les GDL ont un rôle clé dans la distribution des gaz et l'évacuation de l'eau produite : outre la diffusion et la convection, les propriétés intrinsèques de ces couches sont connues pour jouer un rôle significatif sur la performance globale de la pile à combustible. La présente approche s'appuie sur diverses sources d'observations expérimentales pour comprendre et caractériser ces flux de transport dans la GDL en vue d'obtenir un formalisme phénoménologique. À cette fin, des mesures ex-situ utilisant une technique de "pont de diffusion", dans une cellule de laboratoire (appelée cellule fondamentale ) pour estimer la perméabilité directionnelle du gaz ou bien dans une pile à combustible, afin d’estimer la perméabilité équivalente dans des conditions plus proches du fonctionnement de la pile. Pour l'essentiel, les conditions de mesure du transport de gaz ont été modifiées, en utilisant (i) un seul gaz sec, (ii) un mélange de gaz secs, (iii) des gaz humidifiés, (iv) un flux de gaz en présence d'eau liquide et (v) une compression variable des cellules. Les résultats obtenus sur la perméabilité au gaz : d'abord par l'expérimentation et ensuite en utilisant les données dans des modèles fondamentaux établis, permettent d'obtenir des informations plus précises sur le mécanisme de transport du gaz dans ces GDL de structure complexe lorsqu'elles sont placées à l'intérieur des piles à combustible PEM, ce qui permet d'acquérir une compréhension significative.

Heart failure represents a major public health issue in western world. It is a complex syndrome that could be the cause and/or the consequence of underlying pathologies such interstitial diffuse fibrosis. Magnetic Resonance Imaging (MRI) is the reference imaging modality for soft tissue assessment and especially the myocardium. Several imaging biomarkers such relaxation time T1 or extracellular volume fraction (ECV) have proven their diagnostic power in term of sensitivity and specificity. MRI with contrast agent injection has also demonstrated its usefulness in diagnostic of post-infarct local fibrosis for instance. Dynamic contrast enhancement (DCE) is widely investigated for its supposed ability to discriminate areas from which perfusion/permeability properties have been altered by the presence of fibrosis deposition. We hypothesized that the quantification of myocardial permeability and the estimation of the extracellular extravascular volume fraction Ve could led to a better detection of diffuse fibrosis. Consequently, we investigated the possibility of a shorter protocol for the evaluation of ECV. In this manuscript, we first present the methodological developments that allow the quantitative analysis of DCE cardiac MRI. This implied the development of a post-processing method for Arterial Input Function reconstruction, allowing DCE quantification without the need of specific sequences or protocols. A post-processing algorithm for perfusion images registration have been developed for pixel-wise parametric maps reconstruction. Data acquisition have been simulated in a Monte-Carlo fashion in order to assess the impact of acquisition strategies on parameters accuracy. This eventually led to the design of the shortest possible imaging strategy for Ve quantification. Secondly, clinical results obtained with our quantitative DCE analysis framework have been confronted to those obtained with classical ECV method for diffuse fibrosis detection. Correlation between those two parameters have been found a group of 12 patients presenting mitral valve prolapses. Permutation test on Ve distribution allowed us to show a significant difference between two groups the same way the ECV values did. The presented work describes a full quantitative DCE analysis framework that could allow to a shorter imaging protocol for extracellular extravascular estimation for diffuse myocardial fibrosis diagnosis., L’insuffisance cardiaque est un enjeu de santé publique majeur dans les pays occidentaux. Ce syndrome complexe peut être la résultante de pathologies sous-jacentes du myocarde comme le dépôt de fibrose, diffusant sur l’ensemble du tissu myocardique. L’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) est la modalité de référence dans l’exploration clinique des tissus mous du tissu myocardique. Plusieurs biomarqueurs d’IRM comme le temps de relaxation T1 ou encore la quantification du volume extracellulaire (ECV) ont révélé leur utilité clinique dans le diagnostic de fibroses localisées. L’IRM avec injection de produit de contraste a également montré son fort pouvoir diagnostic dans la détection de lésions post-infarctus. Le suivi dynamique de rehaussement de contraste (DCE) semble être une technique prometteuse dans la différenciation de zones dont la perfusion/perméabilité tissulaire est altérée par un dépôt fibrotique. Dans ces travaux de thèse, nous sommes partis de l’hypothèse que la quantification de la perméabilité cardiaque et l’extraction du volume extracellulaire extravasculaire Ve, permettraient la détection de lésions diffuses avec comme corolaire un raccourcissement de la durée totale d’examen pour l’estimation de l’ECV. Ce mémoire présente dans un premier temps, les travaux méthodologiques mis en œuvre pour permettre l’analyse quantitative DCE myocardique. Pour cela, une méthode de reconstruction de fonction d’entrée artérielle est présentée afin de permettre la quantification DCE sans séquence ou protocole spécifique. Un algorithme de recalage des images dynamiques est décrit, afin de rendre possible l’analyse sous forme de cartes paramétriques. Les conditions d’acquisition des données ont également été étudiées par simulations de Monte-Carlo et cela a permis de proposer un protocole le plus court possible pour l’estimation de Ve. Dans un second temps, les résultats obtenus par analyse DCE ont été comparés aux résultats obtenus par analyse ECV dans le diagnostic de fibrose diffuse. Une corrélation entre ces deux paramètres a été démontrée sur un groupe de 12 patients présentant un prolapsus de la valve mitrale. Un test de permutation a permis de séparer l’échantillon en deux sous-groupes de manière équivalente à l’ECV. Ces travaux de thèse proposent un flux de post traitement complet d’analyse quantitative DCE myocardique et ouvrent la voie à une estimation plus rapide du volume extracellulaire pour la quantification de la fibrose diffuse myocardique.