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Etude expérimentale et numérique du dépôt d'aérosol dans les bifurcations des réseaux de ventilation
No full textThe pollutant transfer characterization in ventilation ducts is a significant issue in today's industry, and particularly in the nuclear industry. Numerous studies have worked on aerosol deposition in small tubes such as sampling lines, and human respiratory models, but the results coming from these studies are not always valid for bigger ducts such as ventilation ducts. Few studies have investigated aerosol deposition in larger ducts but are mainly focused on straight ducts, elbows or on a specific geometry of an industrial facility. The T junction is concerned by this problematic, with a lack of aerosol deposition data in industrial size T junction.The objective of this work is to propose a first experimental data base of aerosol deposition measurements in an industrial size T junction (D_h=480 mm), compare this data base with numerical simulations and use these simulations to extrapolate the results, and propose another database with both numerical simulations and experimental data. To produce the experimental database, the experimental facility DIESE is used, a sixty meter long ventilation system with different singularities (bends, T junction, section reduction), along with an aerosol surface sampling protocol proposed by Costa (2022). This protocol allows to measure the deposited aerosol on small sampling surface (100 cm^2) compared to the overall dimensions of the DIESE facility. Along with this experimental work, a numerical model is developed using the commercial CFD code ANSYS Fluent. This model uses the stochastic lagrangian approach with two RANS models the k-ω SST and the RSM and is used to model the aerosol deposition is a 3D model of the whole DIESE facility. The mesh used for these calculations include a refinement near the wall, with y^+= 1 for the center of the first wall cell in the whole domain. Some comparisons of near wall profile of streamwise velocity and Reynolds stress component between our simulations, our experiments with high frequency hot wire measurements, and DNS data from the literature are presented to validate their modeling, since they are used to calculate the particle trajectories in the stochastic lagrangian approach. A new way of presenting the aerosol deposition measurements is also proposed, since the different measurement zones around the T-junction are in a complex flow where variations of the friction velocity are highlighted, whereas the friction velocity is generally taking as constant for aerosol deposition measurement presentation. Similar tendencies are found between experimental and simulated data, together forming to our knowledge a unique database of aerosol deposition in an industrial size T junction.La caractérisation des transferts de polluants dans les conduits de ventilation est une problématique dans l'industrie en général et notamment de l'industrie nucléaire. De nombreux travaux ont étudié le dépôt dans des conduites de petit diamètre, notamment les cannes de prélèvements et des modèles de l'appareil respiratoire, mais les résultats de ces travaux ne sont pas nécessairement valables pour les conduites de plus grande dimension. Les études réalisées à plus grande échelle sont rares, et sont souvent ciblées sur les conduits droits, les coudes ou une géométrie spécifique d'une installation industrielle. La bifurcation est notamment dans cette situation avec peu d'études à grande échelle, en configuration de mélange de flux.L'objectif des travaux présentés dans cette thèse est de caractériser expérimentalement, reproduire par prédiction numérique et extrapoler grâce à ces prédictions le dépôt d'aérosol dans des bifurcations de taille industrielle (D_h=480 mm), en mélange de flux, afin de produire une base de données. La production de ces données expérimentales a été réalisée sur l'installation DIESE de l'IRSN, un conduit aéraulique d'environ soixante mètres de long présentant plusieurs singularités (coudes, bifurcation et réduction de section), à l'aide du protocole expérimental développé par Costa (2022). Ce protocole permet la mesure du dépôt d'aérosol sur des zones de dimension réduite (100 cm^2) par rapport aux dimensions générale de l'installation. En parallèle de ces essais, un modèle numérique est développé sur le code commercial ANSYS Fluent, permettant la modélisation du dépôt d'aérosol en utilisant le modèle de suivi lagrangien stochastique de particule, s'appuyant sur des écoulements calculés par deux modèles RANS, le k-ω SST et le RSM. Pour ces simulations, toute l'installation DIESE est modélisée et un maillage raffiné en paroi avec une première maille en paroi à y^+ = 1 dans l'ensemble du domaine de calcul est utilisé. Un travail de comparaison avec l'expérience (fil chaud haute fréquence) et la littérature (DNS) de la modélisation de la vitesse et de la composante du tenseur de Reynolds longitudinales en proche paroi est réalisée, afin de valider la modélisation de ces grandeurs, qui interviennent dans le calcul des trajectoires de particules du modèle de suivi lagrangien stochastique de particule. Un travail sur la présentation des résultats de dépôt d'aérosol a également été réalisé, car les zones étudiées sont situées dans un écoulement perturbé entrainant des variations de la vitesse de frottements qui est généralement prise comme une constante et utilisée pour la présentation de ce type de grandeur. Des tendances de dépôt au sol similaires sont retrouvés entre les essais expérimentaux et les modélisations numériques, l'ensemble constituant une base de données de dépôt d'aérosol dans les bifurcations de grande taille, unique à notre connaissance
L'écriture transgénérique dans la littérature arabe d'après 1967 : entre Nouveau Roman et Nouvelle Autobiographie — les œuvres d'Édouard al-Kharrat comme modèle
No full textThis thesis aims to explore the renewal of Arabic literature following the devastating defeat of the Arab countries by the State of Israel in 1967. It focuses particularly on the works of Edouard al-Kharrat, an Egyptian writer and passionate advocate for literary modernity, who positioned himself in opposition to the dominant realism that had shaped Arabic literature under the influence of Naguib Mahfouz. In response to the profound repercussions of the 1967 defeat and driven by a desire to reconstruct Arab reality, al-Kharrat developed an innovative aesthetic he termed transgeneric writing, centered around the concept of a "New Sensibility." Drawing on literary, historical, and mythological sources, he envisioned a renewed form of literature that he believed to be better suited to the upheavals of the contemporary world.Through an in-depth analysis of his novelistic trilogy and autobiographical tetralogy, this dissertation offers a fresh reading of his texts, highlighting al-Kharrat significant contribution to Arabic literature. It also examines how he addresses the discovery of the self, the other, the dream, surreality, and fantasy — a journey that gradually leads him from transgeneric writing to a transpersonal mode of expression, marking a major evolution in his literary project.Cette thèse se propose d’explorer le renouveau littéraire arabe consécutif à la défaite dévastatrice des pays arabes face à l’État hébreu en 1967. Elle s'attache particulièrement à l’œuvre d'Édouard al-Kharrat, écrivain égyptien et fervent défenseur de la modernité littéraire, qui s’inscrit en rupture avec le réalisme dominant ayant façonné la littérature arabe sous l’influence de Naguib Mahfouz.Face aux profondes répercussions de la défaite de 1967 et mû par la volonté de reconstruire une nouvelle réalité arabe, Al-Kharrat développe une esthétique novatrice, qu’il qualifie d’écriture transgénérique, articulée autour du concept de « Nouvelle Sensibilité ». Puisant dans des sources littéraires, historiques et mythologiques, il élabore une vision d'une littérature renouvelée, qu’il juge mieux adaptée aux bouleversements du monde contemporain.À travers une analyse approfondie de sa trilogie romanesque et de sa tétralogie autobiographique, cette thèse propose une lecture inédite de ses œuvres, en mettant en lumière sa contribution essentielle au paysage littéraire arabe. Elle examine également la manière dont Al-Kharrat explore les thèmes de la découverte de soi, de l’altérité, du rêve, de la surréalité et de la fantaisie, processus qui l’amènera progressivement à passer d’une écriture transgénérique à une écriture transpersonnelle, marquant ainsi une étape majeure dans l'évolution de son projet littéraire
Les nouvelles Bêtes de l'Apocalypse : présences et disparitions animales dans les fictions de fin du monde : (1963-2020)
No full textAt the intersection of literary animal studies and the study of apocalyptic fictions, this thesis analyzes representations of non-human animals in fictions that speculate the end of the world (1963-2020). Because apocalyptic imagination is political and possesses critical power, its analysis can contribute to critical animal studies, which in turn enrich the study of collapsology with new insights. Tackled diachronically and synchronically, apocalyptic fictions reveal not only the evolution of our relationship with animals between the 1960s, the 1990s and today, but also divergent contemporary trends. While apocalyptic narratives speak of the present, revealing our world and constructing a satirical discourse, they can also be viewed critically, because they are caught up in the biases of their times and reflect the visions of their authors. Through utopia or anticipation, drawing on the possibility of a clean slate offered by the apocalyptic scenario, these novels offer places of imagination and social experimentation, allowing us to think about new relationships between human beings and other animals. Despite generic and diegetic divergences, the fictions studied all imagine the endangerment of humanity as it has been constructed in opposition to animality, and impose a redefinition of these concepts as much as of anthropozoological relationships. Acknowledging the animal turn of the 1970s and its contemporary revival, both in literary production and human sciences, our corpus, made of fifteen novels in French, English and Italian, focuses on contemporary production, with the exception of Pierre Boulle’s La Planète des singes, published in 1963, which founded a literary myth that influenced the representation of great apes for the decades that followed. Authors in the corpus include : in English, Will Self (Great Apes), Margaret Atwood, (MaddAddam trilogy) and Lydia Millet (Magnificence trilogy) ; in French, Pierre Boulle (La Planète des singes), Céline Minard (Le Dernier Monde), Éric Chevillard (Sans l'orang-outan), Tristan Garcia (Mémoires de la jungle), Sophie Divry (Trois fois la fin du monde), Alain Damasio (Les Furtifs) and Camille Brunel (Les Métamorphoses) ; finally, in Italian, we’ll study Laura Pugno (Sirene).À l’intersection entre les études animales littéraires et l’étude des fictions apocalyptiques, cette thèse analyse les représentations des animaux non-humains, dans les fictions de fin du monde (1963-2020). Parce que les imaginaires apocalyptiques sont politiques et possèdent une puissance critique, leur analyse peut contribuer aux critical animal studies, qui enrichissent à leur tour d’un nouveau regard l’étude de la collapsologie. Abordées de manière diachronique et synchronique, les fictions de fin du monde rendent compte non seulement de l’évolution de notre rapport aux animaux entre les années 1960, les années 1990 et aujourd’hui, mais encore de tendances contemporaines divergentes. Certes, les récits apocalyptiques parlent du présent, ils agissent comme révélateurs de notre monde et construisent un discours satirique, mais ils peuvent aussi faire l’objet d’un regard critique, en ce qu’ils sont pris dans les biais de leur époque et reflètent les visions de leurs auteurs et autrices. À travers l’utopie ou l’anticipation, s’appuyant sur la possibilité d’une table rase qu’offre le scénario apocalyptique, ces romans constituent des lieux d’imagination et d’expérimentation sociale, autorisant à penser de nouveaux rapports entre les êtres humains et les autres animaux. Malgré des divergences génériques et diégétiques, les fictions étudiées imaginent toutes la mise en péril de l’humanité telle qu’elle s’est construite en opposition à l’animalité, et imposent la redéfinition de ces concepts autant que des rapports anthropozoologiques. Prenant acte d’un tournant animal dans les années 1970 et de son renouveau contemporain, autant dans les productions littéraires que dans la recherche en sciences humaines, notre corpus, constitué d’une quinzaine de romans en français, anglais et italien, se concentre sur la production contemporaine, à l’exception de La Planète des singes de Pierre Boulle publié en 1963, qui fonde mythe littéraire influençant la représentation des grands singes pour les décennies qui suivent. Les auteurs et autrices du corpus comprennent : dans le domaine anglophone, Will Self (Great Apes), Margaret Atwood, (trilogie MaddAddam) et Lydia Millet (trilogie Magnificence) ; en littérature française, Pierre Boulle (La Planète des singes), Céline Minard (Le Dernier Monde), Éric Chevillard (Sans l’orang-outan), Tristan Garcia (Mémoires de la jungle), Sophie Divry (Trois fois la fin du monde), Alain Damasio (Les Furtifs) et Camille Brunel (Les Métamorphoses) ; enfin, l’italien est représenté par Laura Pugno (Sirene)
Dynamique et transfert de la radioactivité au sein des bassins versants
No full textDepuis l’émergence de la radioécologie dans le contexte du développement de l’énergie nucléaire, cette discipline scientifique s’est attachée à étudier le devenir des substances radioactives dans l’environnement, l’exposition des populations humaines et des écosystèmes, ainsi que les conséquences potentielles sur la santé des écosystèmes. Plus récemment, la catastrophe de Fukushima Dai-ichi a exposé les limites de nos connaissances et les lacunes des modèles de prédiction du transfert de la radioactivité dans certains milieux interconnectés au sein des bassins versants (ex. forêts, hydrosystèmes continentaux et marins). Avec l’apparition des premières conséquences du changement climatique, il apparait crucial de poursuivre les travaux pour comprendre le comportement des radionucléides dans l’environnement et pouvoir prédire leur dispersion.Les travaux de recherche que j’ai menés à l’ASNR portent sur l’étude du comportement des radionucléides (naturels et artificiels) dans l’environnement et plus particulièrement au sein des hydrosystèmes continentaux. Ils s’intègrent dans une démarche de compréhension de la dynamique de transfert des radionucléides pour mieux appréhender l’impact écologique et sanitaire qu’ils peuvent induire. Ils s’inscrivent dans une approche la plus globale qu’il soit : (1) spatialement par l’étude des transferts dans un continuum de bassin versant, des sols aux cours d’eau ; (2) temporellement par l’étude de l’évolution de la radioactivité depuis les premières découvertes à la fin du XIXᵉ siècle jusqu’à l’ère nucléaire contemporaine (soit plus de 100 ans d’histoire scientifique et technologique) ; (3) méthodologiquement par l’approche conjointe de travaux de laboratoire, de terrain et de modélisation ; (4) métrologiquement par l’étude de radionucléide à origine et comportement différent : césium-137, tritium organiquement lié/technogénique, carbone-14, argent-110 métastable, strontium-90, isotopes du plutonium et de l’uranium, potassium-40… Plus récemment je m’implique également dans les réflexions sur la gestion des données et sur l’utilisation d’outils mathématiques basés sur l’intelligence artificielle (modèle de données). Mes travaux visent à apporter des éléments de réponses aux questions scientifiques suivantes :•Comment s’assurer de la représentativité des prélèvements, pour décrire les transferts de radionucléides de l’amont du bassin versant à son exutoire ?•Quel est l’influence des évènements extrêmes (crue, étiage, chasse de barrage) sur le comportement, le transfert et les flux de radioactivité sous forme solide et liquide ?•Quelle relation entre l’évolution des concentrations dans le temps et les changements sociétaux ?•Comment transformer ces connaissances en outils opérationnels et modèles prédictifs
Towards Fairer Collective Decisions
No full textThis habilitation thesis is about fairness in collective decision making problems. Here, by "collective decision making", we refer to any kind of situation where a set of agents (that can be persons or entities like companies or local authorities) have to jointly reach an agreement in order to choose an option among several available ones. In this document, we particularly focus on two collective decision making situations: fair division of indivisible goods on the one hand, and elections on the other hand.The works presented in this habilitation thesis belong to the field of social choice theory, and more precisely to the domain of computational social choice, which precisely lies at the interface between microeconomics and computer science. In this context, we especially investigate the notion of fairness, its variations in fair division problems and in voting theory, and its computational properties.The document is organized in three main chapters, among which the first two ones are dedicated to fair division of indivisible goods. In the first chapter, we elaborate on the standard formal models of fairness in fair division theory, and especially on proportionality and envy-freeness. We develop a new set of fairness criteria, each of which conveying different principles. These principles might rely for instance on the idea of balancing envy among agents, on the idea of limiting the mutual knowledge of agents, or on the idea of introducing a social approval of envy. This exploration also leads us to define a whole scale of fairness criteria, allowing to find alternative solutions when standard criteria cannot be met, while also characterizing the difficulty of a fair division problem. In the end, we draw a whole landscape of interconnected fairness criteria, that can be used to adopt an adapted approach to each kind of problems we have to solve.In the second chapter, we investigate a different approach to fair division problems. This approach is adapted to contexts in which there does not necessarily exist a benevolent central authority in charge of eliciting the agents preferences and computing an allocation. This approach is based on a simple protocol in which the agents are designated one by one. Every time an agent is designated, they pick one object among those that remain. In this chapter, we especially investigate two questions related to this protocol. The first one is to determine the fairest sequence of agents, which could be, as we show in this chapter, computationnally intricate. The second question concerns the manipulability of the protocol: on the one hand, we aim at characterizing under which conditions this protocol can be easily manipulated by the agents, and on the other hand, we also explore the particular conditions that make this protocol insensitive to manipulation (strategyproof). Finally, we end up the chapter by unveiling somewhat unexpected connections between this family of protocols and standard fairness and efficiency properties. That leads us to conclude that this protocol, on top of being simple in practice and easy to understand, has very good theoretical properties.The third chapter is entirely dedicated to voting, in the very special context of political elections. Contrary to the first two chapters, the techniques proposed in this chapter are not based on theoretical analysis, but rather on experimental approaches. In a first part of the chapter, we explain how in situ and online experiments, where voluntary participants can test alternative voting rules, help us understanding the influence of these voting methods on the election result. Then, in the second part, we apply to the same question (but in a different election context) another tool, namely, computer simulations. Our aim is to show how these complementary methods can enlighten the public debate on the choice of voting rules for political elections by showing how the use of these rules can redraw the political landscape.The document ends up by trying to put those works on social choice theory in perspective of the current global crises related to the collapse of the environmental conditions. More precisely, we show that several problems related to keeping the society within the planetary boundaries can naturally be seen from the point of view of social choice. This is for instance the case for the division of resources available in smaller and smaller amounts, or for shared infrastructures managed as commons. This exploration hence leads us to show how the techniques presented in the document can fit in a more global reflection that hopefully aims at developing a more desirable society.Ce manuscrit d'habilitation à diriger les recherches s'intéresse à la notion d'équité dans les problèmes de décision collective. Par « problème de décision collective », nous entendons ici toute situation dans laquelle un ensemble d'agents (pouvant être des personnes ou des entités comme des entreprises ou des collectivités) doivent s'accorder pour choisir en commun une option parmi un ensemble d'options candidates. Dans ce manuscrit, nous nous focalisons sur deux problèmes de décision collective particuliers : les problèmes de partage de biens indivisibles d'une part, et les élections d'autre part.Les travaux présentés dans ce document s'inscrivent dans la lignée des recherches effectuées dans le champ de la théorie du choix social, et plus précisément dans le domaine du choix social computationnel, discipline située à l'interface entre la microéconomie et l'informatique. Dans ce cadre, nous nous intéressons plus précisément à la notion d'équité, à ses déclinaisons dans les problèmes de partage et dans la théorie du vote, et à ses propriétés computationnelles.Ce manuscrit est organisé en trois chapitres principaux dont les deux premiers sont dédiés aux problèmes de partage de biens indivisibles. Dans le premier chapitre en particulier, nous nous appuyons sur les formalisations standards de l'équité dans la théorie des problèmes de partage, et en particulier sur la notion de proportionnalité et d'absence d'envie, pour définir un ensemble de nouveaux critères s'appuyant chacun sur des principes différents, par exemple sur l'équilibre de l'envie entre les agents, sur la notion de connaissance limitée des agents entre eux, et sur l'approbation sociale de l'envie. Cela nous conduit également à définir une échelle de critères d'équité, permettant de trouver des solutions alternatives lorsque les critères standards ne peuvent être satisfaits, et permettant dans le même temps de caractériser la difficulté d'un problème de partage de ressources. Au final, cette exploration nous permet de dresser tout un paysage de critères d'équité, reliés entre eux, et permettant d'adopter une approche adaptée selon le problème à traiter.Dans le deuxième chapitre, nous présentons une approche différente aux problèmes de partage équitable, adaptée aux contextes dans lesquels on ne dispose pas forcément d'une autorité centrale bienveillante en charge de recueillir les préférences des agents et de calculer une allocation. Cette approche se présente sous la forme d'un protocole dans lequel les agents choisissent chacun et chacune à leur tour l'objet qu'ils ou elles préfèrent parmi les objets restant. Dans ce chapitre, nous explorons plus particulièrement deux questions liées à ce protocole. La première question est celle de déterminer la séquence d'agents la plus équitable, ce qui, comme nous le montrons dans le chapitre, peut s'avérer une tâche délicate d'un point de vue computationnel. La deuxième question que nous explorons est celle de la manipulabilité de ce protocole : d'une part, nous cherchons à caractériser sous quelles conditions ce protocole peut être facilement manipulé par les agents, et nous explorons également les conditions particulières dans lesquelles ce protocole est insensible à la manipulation. Enfin, nous terminons le chapitre en mettant en évidence un certain nombre de liens entre cette famille de protocoles et les propriétés standards d'équité et d'efficacité des partages, ce qui nous amène finalement à conclure que ce protocole, en plus d'être simple à comprendre et à mettre en œuvre en pratique, a de très bonnes propriétés théoriques.Le troisième chapitre, quant à lui, est dédié entièrement à la problématique du vote, dans un contexte très particulier qui est celui des élections politiques. Les techniques que nous mettons en œuvre dans ce chapitre ne relèvent pas, comme aux deux chapitres précédents, de l'analyse théorique, mais s'appuient intégralement sur des approches expérimentales. Dans une première partie de ce chapitre, nous expliquons comment la mise en œuvre d'expérimentations in situ et en ligne permettant de faire tester à des participantes et participants volontaires des méthodes de vote alternatives peut permettre de comprendre l'influence de ces méthodes de vote sur le résultat d'une élection. Puis, dans la seconde partie, nous appliquons à la même question (mais sur un contexte électoral différent) un autre outil, celui des simulations informatiques. Notre objectif est que ces méthodes complémentaires permettent d'éclairer le débat public sur le choix des méthodes de vote pour les élections politiques en comprenant de manière plus fine comment l'utilisation de ces méthodes pourraient redessiner le paysage politique.Le manuscrit s'achève en tâchant de remettre en perspective les travaux sur la théorie du choix social dans le contexte des nombreuses crises planétaires actuelles liées à l'effondrement des conditions environnementales. Plus précisément, nous montrons qu'un certain nombre de problèmes liés au respect des limites planétaires peuvent être naturellement vus sous le prisme du choix social. C'est le cas par exemple pour le partage de ressources disponibles en quantités de plus en plus limitées pour des raisons subies ou choisies, ou encore dans le cas d'infrastructures partagées gérées comme des communs. Cette exploration nous permet ainsi de replacer les techniques présentées dans le manuscrit dans le contexte d'une réflexion plus globale contribuant au développement d'une société désirable
Étude système d'un dispositif de décharges à barrières diélectriques dédié à la reduction des oxydes d'azote
No full textThis work studies a process for reducing nitrogen oxides (NOx) using cold plasmas generated in a dielectric barrier discharge (DBD) reactor. The approach adopted is based on system modeling, taking into account the multi-physics interactions between electrical, thermal, fluidic and chemical phenomena. The aim of this work is to find the parameters that maximize the treatment efficiency. An analytical thermal model of the reactor is proposed to understand the impact of temperature on chemical kinetics, gas residence time and electrical properties of the plasma. A kinetic model, based on ZDPlasKin and BOLSIG+, is also proposed to simulate the evolution of NOx concentrations under the effect of electrical and thermal parameters. The relevance of these models has been validated on an experimental test bench specially designed for this work. Reactor and gas temperatures are measured by infrared thermography and spectroscopy. Treatment performance is measured by gas analyzers. This work converge on a system model, offering a complete view of the process variables and parameters. This model provides a solid basis for sizing a reactor that maximizes NOx treatment performance.Cette thèse porte sur l'étude d'un procédé de réduction des oxydes d’azote (NOx) par plasmas froids générés dans un réacteur de décharges à barrières diélectriques (DBD). L’approche adoptée repose sur une modélisation système du procédé, prenant en compte les interactions multi-physiques entre les phénomènes électriques, thermiques, fluidiques et chimiques. L'objectif de la thèse est de contribuer à la détermination des paramètres qui maximisent l'efficacité du traitement. Un modèle thermique analytique du réacteur est proposé pour comprendre l’impact de la température sur la cinétique chimique, le temps de séjour du gaz et les propriétés électriques du plasma. Un modèle de cinétique chimique, basé sur ZDPlasKin et BOLSIG+, est également proposé pour simuler l’évolution des concentrations en NOx sous l’effet des grandeurs électriques et thermiques. La pertinence de ces modèles a pu être validée sur un banc expérimental spécialement conçu pour ces travaux. Les températures du réacteur et du gaz à l’intérieur sont mesurées par thermographie infrarouge et spectroscopie. Les performances du traitement sont mesurées par des analyseurs de gaz. Ces travaux permettent de converger vers un modèle système, offrant une vision complète sur les variables et paramètres systèmes du procédé. Ce modèle constitue une base solide pour dimensionner un réacteur qui maximise les performances du traitement des NOx
Essais sur l'évaluation économique du déploiement de l'hydrogène vert pour la neutralité carbone industrielle
No full textThis dissertation investigates the economic conditions under which green hydrogen can be effectively deployed to support the energy transition of hard-to-abate industrial sectors. These sectors are particularly challenging to decarbonize due to their dependence on fossil fuels and high-temperature processes. While green hydrogen presents a promising low-carbon alternative, its large-scale deployment is constrained by high upfront costs, limited renewable electricity, and policy frictions stemming from uncertain economy-wide impacts. This thesis combines sectoral cost-benefit analysis, cross-sectoral allocation modeling, and long-run economic growth simulations to identify efficient strategies and public policies for scaling up hydrogen deployment while maintaining economic competitiveness and advancing climate objectives.The first chapter focuses on early-stage deployment through demonstration projects. It proposes an extended cost-benefit analysis (CBA) framework that incorporates knowledge spillovers and technical progress induced by pilot investments. Applied to the French container glass sector, the analysis demonstrates that accounting for sector-wide learning significantly reduces the estimated abatement cost of adopting hybrid hydrogen-electric furnaces, thereby justifying targeted public support. The study shows that a well-designed subsidy, coupled with emissions taxation, can align private incentives with social welfare, encouraging early adoption of disruptive low-carbon technologies.The second chapter addresses the optimal allocation of a limited hydrogen supply across various end-use sectors. It develops a merit-order framework based on social welfare maximization, taking into account emission intensities, abatement costs, technology learning, and the availability of low-carbon alternatives. Results reveal that the priority ranking of hydrogen applications is dynamic: as the Social Cost of Carbon increases, sectors with higher emissions should be prioritized—even if their short-term abatement costs are higher. Additionally, sectors with few viable low-carbon alternatives warrant early support. Moreover, a two-period dynamic model highlights that investing early in certain high-cost sectors can yield greater long-term benefits by accelerating learning and cost reductions. The chapter also evaluates second-best policy instruments and finds that demand-side subsidies targeted at hydrogen users outperform supply-side subsidies in aligning hydrogen allocation with social welfare goals. A calibration to the Marseille-Fos industrial-port zone underscores the importance of adapting policies to local sectoral and infrastructure conditions.The third chapter broadens the scope to macroeconomic analysis by developing an economic growth model tailored to small open economies (SOEs) that rely on imported fossil fuels. Using Uruguay as a case study, the chapter first applies a sectoral CBA to evaluate industrial incentives for substituting fossil fuels with green hydrogen. It then explores, through a two-sector growth model, how green hydrogen and its derivatives can drive structural transformation, reduce external energy dependency, and lower emissions. Simulations show that combining carbon pricing with green investment yields the most favorable outcomes—sustaining output growth, raising income, and achieving deep decarbonization. Sensitivity analyses confirm the robustness of these results under varying policy and investment scenarios. Overall, this thesis provides actionable insights into investment decisions and policy design to support the cost-effective and welfare-enhancing deployment of green hydrogen, especially in industrial hubs and emerging economies seeking to achieve carbon neutrality.Cette thèse examine les conditions économiques dans lesquelles l'hydrogène vert peut être efficacement déployé pour accompagner la transition énergétique des secteurs industriels difficiles à décarboner. Ces secteurs sont complexes à verdir en raison de leur dépendance aux combustibles fossiles et aux procédés à haute température. Bien que l'hydrogène vert représente une alternative bas carbone prometteuse, son déploiement à grande échelle est freiné par des coûts initiaux élevés, une disponibilité limitée d'électricité renouvelable et des incertitudes sur ses effets macroéconomiques. Cette thèse combine une analyse coût-bénéfice sectorielle, un modèle d'allocation intersectorielle et des simulations de croissance économique à long terme afin d'identifier des stratégies efficaces et des politiques publiques adaptées pour étendre l'usage de l'hydrogène tout en maintenant la compétitivité économique et les objectifs climatiques.Le premier chapitre porte sur le déploiement précoce via des projets pilotes. Il propose un cadre élargi d'analyse coût-bénéfice (ACB) intégrant les effets d'apprentissage et le progrès technique induits par ces investissements. Appliquée au secteur du verre creux en France, l'analyse montre que prendre en compte les apprentissages sectoriels réduit significativement le coût d'abattement estimé des fours hybrides hydrogène-électricité, justifiant ainsi un soutien public ciblé. L'étude démontre qu'une subvention bien conçue, combinée à une taxe carbone, permet d'aligner les incitations privées sur l'optimum social, et favorise l'adoption précoce de technologies bas carbone de rupture.Le deuxième chapitre aborde l'allocation optimale d'un approvisionnement limité en hydrogène entre différents usages finaux. Il développe un cadre de méritorde fondé sur la maximisation du bien-être social, tenant compte de l'intensité carbone, des coûts d'abattement, du potentiel d'apprentissage et de la disponibilité d'alternatives bas carbone. Les résultats montrent que ce classement est dynamique : à mesure que le coût social du carbone augmente, les secteurs plus émetteurs ou à fort potentiel d'apprentissage doivent être priorisés, même avec des coûts initiaux plus élevés. Les secteurs sans alternatives crédibles doivent aussi être ciblés. Un modèle dynamique à deux périodes montre que des investissements précoces dans certains secteurs coûteux peuvent générer des bénéfices futurs via l'apprentissage. Ce chapitre évalue également des politiques de second rang et conclut que les subventions à la demande, ciblant les utilisateurs finaux, sont plus efficaces que les aides à la production. Une calibration sur la zone industrielle-portuaire de Marseille-Fos souligne l'importance d'adapter les politiques aux réalités locales.Le troisième chapitre élargit l'analyse au niveau macroéconomique via un modèle de croissance à deux secteurs, adapté aux petites économies ouvertes dépendantes des énergies fossiles. L'Uruguay sert d'étude de cas. L'analyse débute par une ACB sectorielle évaluant les incitations à substituer les combustibles fossiles par de l'hydrogène vert. Le modèle explore ensuite comment l'hydrogène vert et ses dérivés peuvent soutenir la transformation structurelle, réduire la dépendance énergétique et atteindre les objectifs climatiques. Les simulations montrent que combiner une taxe carbone et un investissement vert génère les meilleurs résultats : croissance durable, hausse des revenus et forte baisse des émissions. Des analyses de sensibilité confirment la robustesse des résultats face à différents scénarios. Dans l'ensemble, cette thèse fournit des éléments concrets pour orienter les décisions d'investissement et les politiques publiques en faveur d'un déploiement efficace de l'hydrogène vert, en particulier dans les pôles industriels et les économies émergentes en transition vers la neutralité carbone
Le volcanisme explosif sur Mercure à travers la télédétection, les études de laboratoire et l'apprentissage profond en appui à la mission BepiColombo
No full textExploration missions to Mercury have revealed a surface processed over time by volcanism and interactions with space environment. One of the most significant and unexpected findings was the identification of vent morphologies and surrounding deposits, interpreted as products of explosive volcanism. This discovery provides evidence for an accumulation of volatiles in the planet's interior, challenging earlier models of Mercury's formation. This research investigates explosive volcanic deposits on Mercury, leveraging remote sensing spectroscopy, deep learning, and laboratory experiments. The aim is to provide new insights into the planet's volcanic history and to prepare observations and targets for the BepiColombo mission.Observations from MASCS (Mercury Atmospheric and Surface Composition Spectrometer) reveal that pyroclastic deposits exhibit irregular shapes that vary depending on the spectral domain or property evaluated. This complex phenomenon calls upon using deep learning approaches. We apply an unsupervised algorithm to extract the spatial and spectral attributes characterising these deposits. The deep neural network successfully retrieves information highlighting the interior and boundaries of the deposits, enabling us to define the extent of 55 irregular deposits covering 110 vents. This work expands the catalogue of defined faculae and overcomes the limitations of using images instead of spectra. Having defined the extent of pyroclastic deposits, we explore their spectral properties and temporal evolution. While prior research recognises a prolonged period of explosive volcanic activity, the timing of eruptions is unknown. We combine a morphological assessment of the vent degradation with the extracted spectral properties to explore this timing. We find a trend of spectral darkening and flattening over time. We explore three potential processes to explain these variations: space weathering, mixing with the underlying terrain, and changes in pyroclast size over time. We propose that submicroscopic iron accumulating over time as a result of space weathering is expected to be the main contributor to these spectral changes. If this was the case, a large portion of explosive volcanic deposits could be younger than 1.1 Ga, considered “recent” in Mercury's geological history. These conclusions are based on our current understanding of how processes influence Mercury's surface, though many unknowns remain. Laboratory work becomes a key tool in identifying these effects and guiding future BepiColombo operations and target selection.We complement our research with laboratory measurements of Mercury analogues with varying composition and grain sizes, subject to thermal processing and observed under various geometries. These UV-NIR spectral measurements aim to enhance our understanding of remote sensing data and bridge the gap between MESSENGER and BepiColombo. Our results validate the analogues quality, which exhibit spectral shapes similar to young terrains on Mercury. Moreover, we observe that heating and measuring at high phase angles result in spectral reddening and flattening, intensifying with increasing Mg abundance. Regarding the grain sizes, we find that the fine grains expected on Mercury reduce the band depth, even for mixtures with high Mg and Fe content. Our results highlight that multiple factors - physical, chemical, or instrumental - can induce comparable spectral variations, requiring a careful characterisation to disentangle their contributions. Our work hints that, despite the expectations of a volatile-depleted and cooling interior, Mercury's volcanism may have been recently active.Les missions d'exploration de Mercure ont révélé une surface volcanique façonnée au fil du temps par les interactions avec l'environnement spatial. Une des découvertes les plus importantes et inattendues a été l'identification des morphologies de cheminées volcaniques et des dépôts environnants, interprétés comme des produits d'un volcanisme explosif. Cela prouve une accumulation de volatils dans l'intérieur de la planète, ce qui remet en question les modèles antérieurs de sa formation. Cette recherche explore le volcanisme explosif sur Mercure en utilisant les observations spectroscopiques, l'apprentissage profond et des expériences en laboratoire, afin de fournir de nouvelles perspectives sur l'histoire volcanique de la planète et de préparer les observations pour la mission BepiColombo.Les observations du spectrometre MASCS montrent que les dépôts pyroclastiques ont des formes irrégulières qui varient selon le domaine spectral évalué. Nous appliquons un algorithme non supervisé pour extraire les caractéristiques spatiales et spectrales de ces dépôts. L'algorithme extrait avec succès des informations sur l'intérieur et les limites des dépôts, nous permettant de définir l'étendue de 55 dépôts irréguliers couvrant 110 cheminées volcaniques. Après avoir défini l'étendue des dépôts, nous explorons leurs propriétés spectrales et leur évolution temporelle. Nous combinons une évaluation morphologique de la dégradation des cheminées avec les propriétés spectrales extraites. Nous constatons une tendance à l'assombrissement et à l'aplatissement des spectres au fil du temps. Nous proposons trois processus possibles pour expliquer ces variations : l'altération spatiale, le mélange avec le terrain sous-jacent et les changements de taille des pyroclastes. Nous suggérons que l'accumulation de fer submicroscopique due à l'altération spatiale est le facteur principal contribuant à ces changements spectraux. Si tel est le cas, de nombreux dépôts volcaniques explosifs pourraient être plus jeunes que 1,1 milliard d'années, ce qui est considéré comme "récent" dans l'histoire géologique de Mercure. Ces conclusions reposent sur notre compréhension actuelle des processus influençant la surface de Mercure, bien que de nombreuses inconnues demeurent. Les travaux en laboratoire sont essentiels pour identifier ces effets et guider la mission BepiColombo.Nous complétons notre recherche avec des mesures en laboratoire d'analogues de Mercure, avec des compositions et tailles de grains variées, traités thermiquement et observés sous différentes géométries. Ces mesures spectrales de l'ultraviolet au proche infrarouge visent à améliorer notre compréhension des observations de télédétection et à combler l'écart entre MESSENGER et BepiColombo. Nos résultats valident la qualité des analogues, qui présentent des formes spectrales similaires à celles des terrains jeunes sur Mercure. Nous observons que le chauffage et la mesure à des angles de phase élevés entraînent un rougissement spectral et un aplatissement, avec une intensification en fonction de l'abondance en Mg. Concernant les tailles de grains, nous constatons que les grains fins attendus sur Mercure réduisent la profondeur de bande, même pour des mélanges avec une forte teneur en Mg et Fe. Nos résultats montrent que plusieurs facteurs - physiques, chimiques ou instrumentaux - peuvent induire des variations spectrales comparables, nécessitant une caractérisation minutieuse pour démêler leurs contributions.Notre travail suggère que, malgré l'attente d'un intérieur refroidissant et pauvre en volatils, le volcanisme de Mercure pourrait avoir été récemment actif
Architecture et conception d'une boucle de rétroaction à température ambiante entre les chaînes de mesure et de contrôle de Qubits semi-conducteurs à température cryogénique
No full textBillions of transistors are now found in the pockets of nearly everyone, powering smartphones, laptops, and other devices. Over time, Moore's Law predicted the exponential growth of transistor density, enabling classical computing hardware to scale at an incredible rate. However, in recent years, this trend has slowed due to the physical and economic limitations of further increasing chip density. As classical hardware scaling becomes more challenging, quantum computing has emerged as a promising solution. The irony is that quantum computers still rely on classical machines for operation. While the quantum computing community strives to push the boundaries of quantum computer scalability, classical hardware used to interface with quantum computers continues to become more resource-intensive and complex. This work, at the intersection of physics and hardware engineering, aims to design and implement a digital architecture that meets the requirements for interfacing with a large-scale quantum computer (LSQ).After an initial contextualization, we analyze the requirements for a LSQ, progressing from the fundamentals of controlling and measuring quantum information to more complex feedback mechanisms. We demonstrate that systems designed to meet the future needs of LSQs require scalability, flexibility, and low-latency operations to address challenges such as calibration and Quantum Error Correction (QEC). Although Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) may not offer sufficient scalability and latency for the critical aspects of LSQs, they are well-suited for architectural exploration and current quantum device needs. Our analysis focuses on spin qubits, the primary platform of interest in this work, which utilize the electron's spin, a quantum property akin to magnetic momentum to encode quantum information. We also discuss connections to other qubit platforms.We then present a compact Direct Digital Synthesis (DDS) architecture tailored for quantum control in spin qubits, termed the Flexible Architecture for Scalable spin Qubit Control (FASQuiC). This architecture is scalable in both waveform accuracy and the number of synchronized channels. It is capable of generating programmable combinations of ramps, frequency combs, and Arbitrary Waveform Generation (AWG) at 5 GS/s, with a worst-case digital feedback latency of 76.8 ns for signal generation. Notable advantages of this design include enhanced controllability of ramps at the Digital-to-Analog Converter (DAC) frequency and a significant reduction in memory requirements compared to existing AWG-based architectures. The hardware footprint for a single channel is compact, utilizing only 2% of the FPGA's logic resources in the default configuration, thereby conserving circuit resources. This system is highly configurable, leveraging bitstream switching to achieve the flexibility necessary for scalable calibration. It also supports GHz-rate multiplexed I/Q single-sideband modulation and demodulation for scalable reflectometry and incorporates custom processors within a distributed, heterogeneous architecture primed for complex feedback experiments.We then validate and characterize this architecture through both hardware simulations and measurements, demonstrating that FASQuiC achieves high-quality signal generation for rapid pulsing of spin qubits and multiplexed I/Q modulation and demodulation. Our approach is further validated by simulating hardware-embedded randomized benchmarking and fast initialization of qubits.Finally, FASQuiC has been deployed in real-device experiments, successfully validating its multiplexed measurement capabilities on a double quantum dot device. Additionally, gate-pulsing control of a single dot has been executed, and a preliminary feedback experiment for the rapid initialization of a qubit showcases FASQuiC's capacity to effectively conduct feedback experiments.Des milliards de transistors se trouvent dans nos poches, alimentant des smartphones, des ordinateurs et d'autres dispositifs numériques. La loi de Moore a prédit la croissance exponentielle de la densité des transistors, permettant aux matériels informatiques classiques de se développer à un rythme incroyable. Cependant, ces dernières années, cette tendance a ralenti en raison des limites physiques et économiques à la miniaturisation des transistors. Alors que le passage à l'échelle du matériel classique devient plus difficile, l’informatique quantique a émergé comme une solution prometteuse. L'ironie réside dans le fait que les ordinateurs quantiques dépendent encore des machines classiques pour fonctionner. Alors que la communauté scientifique s’efforce de repousser les limites du passage à l'échelle des ordinateurs quantiques, le matériel classique continue de devenir plus gourmand en ressources et complexe. Ce travail, à l'intersection de la physique et de l'ingénierie matérielle, vise à concevoir et à mettre en œuvre une architecture numérique répondant aux exigences d’un ordinateur quantique à grande échelle (LSQ).Après une contextualisation initiale, nous analysons les exigences d'un LSQ, en partant des principes fondamentaux de contrôle et de mesure de l'information quantique et des mécanismes de rétroaction plus complexes. Nous démontrons que les systèmes conçus pour répondre aux besoins futurs des LSQs ont des exigences fortes en termes de passage à l'échelle, de flexibilité et d'opérations à faible latence notamment pour répondre aux besoins de calibration et de correction d'erreur quantique des LSQ. Bien que les cartes de matériel reprogrammable (FPGAs) n'offrent pas un passage à l'échelle et une latence suffisantes pour les aspects critiques des LSQs, elles sont bien adaptées à l'exploration architecturale et aux besoins actuels des dispositifs quantiques. Notre analyse se concentre sur les qubits de spin, qui utilisent le spin de l'électron, une propriété quantique semblable à un moment magnétique, pour encoder l'information quantique, tout en discutant également des connexions avec d'autres plateformes de qubits.Ensuite, nous présentons une architecture de synthèse numérique directe compacte et adaptée au contrôle quantique des qubits de spin, appelée FASQuiC. Cette architecture est capable de générer des combinaisons programmables de rampes, de peignes de fréquences et de génération de signaux arbitraires (AWG) à 5 GS/s, avec une latence de retroaction numérique dans le pire des cas de 76,8 ns. Parmi les avantages de FASQuiC figurent une contrôlabilité améliorée des rampes à la fréquence du convertisseur numérique-analogique (DAC) et une réduction significative des besoins en mémoire par rapport aux architectures existantes basées sur des AWG. Le coût matériel pour un seul canal est compact, n'utilisant que 2% des ressources logiques du FPGA dans la configuration par défaut. Il prend également en charge la modulation et la démodulation multiplexées pour une réflectométrie passant à l'échelle et intègre des processeurs à faible coût en ressource au sein d'une architecture distribuée et hétérogène, prête pour des expériences de rétroaction complexes.Nous validons cette architecture par des simulations matérielles et des mesures, démontrant que FASQuiC atteint une génération de signaux de haute qualité pour le pulsage rapide des qubits de spin et la modulation et démodulation multiplexées I/Q. Nous avons également validé par la simulation des expériences de benchmarks aléatoires intégrés et d'initialisation rapide des qubits.Enfin, FASQuiC a été déployé sur dispositifs réels, validant avec succès ses capacités de mesure multiplexées sur un dispositif à double puits quantique. De plus, le contrôle basé sur le pulsage de porte d'un seul qubit a été exécuté, et une expérience de retroaction pour l'initialisation rapide d'un qubit démontre la capacité de FASQuiC à mener des expériences de rétroaction
Enseigner l'analyse des indicateurs de gestion du linéaire en lycée professionnel. La transmission des consignes en utilisant une capsule numérique.
No full textThe research conducted on teaching linear management indicators in vocational high schools follows a dual perspective: understanding how an educational video capsule can facilitate the transmission of instructions and analyzing teaching practices in this context.Based on the theory of joint action in didactics and clinical didactics, the study employs mixed methods to assess the effects of the educational video capsule in a senior-year vocational high school class specializing in Commerce and Sales. This comparative study, involving two groups of students, evaluates the impact of the capsule on both students and the teacher.The results show that using the video capsule influences students' perceptions, engagement in classroom activities, and academic performance. For the teacher, the use of the capsule affects knowledge progression and the teaching strategies implemented.The capsule emerges as a valuable tool for teaching economics and management, as well as in other educational contexts, including corporate training. This study also paves the way for future research on pedagogical practices in business management.La recherche menée sur l'enseignement des indicateurs de gestion du linéaire en lycée professionnel s'inscrit dans une double perspective : comprendre comment une capsule vidéo pédagogique peut faciliter la transmission des consignes et analyser les pratiques enseignantes dans ce contexte.Fondée sur la théorie de l’action conjointe en didactique et la didactique clinique, l'étude s’appuie sur des méthodes mixtes pour évaluer les effets de la capsule vidéo pédagogique dans une classe de terminale baccalauréat professionnel Métiers du Commerce et de la Vente. Cette étude comparative avec deux groupes d’élèves permet d’évaluer les effets de cette capsule sur les élèves et sur l’enseignant.Les résultats montrent que l’utilisation de la capsule a des effets sur les perceptions, l’engagement dans les activités proposées en classe et les performances des élèves. Chez l’enseignant, l’utilisation de la capsule a des effets sur l’avancée du savoir et les stratégies professorales mises en œuvre.La capsule apparaît comme un outil intéressant pour l'enseignement en économie-gestion et dans d'autres contextes éducatifs, notamment en entreprise. Ce travail ouvre également la voie à des recherches futures sur les pratiques pédagogiques en gestion commerciale