Tesi sul tema "Milieux ionisés"

Le présent travail traite de l'application des techniques spectroscopiques aux plasmas et plus généralement aux milieux à hautes températures. Les bases de la spectroscopie d'émission, d'absorption et de fluorescence pour les molécules diatomiques sont tout d'abord rappelées ; puis l'utilisation des spectres synthétiques pour la mesure des températures est tout spécialement détaillée. La puissance de cette technique est soulignée mais l'accent est également mis sur le recul nécessaire à l'interprétation des températures obtenues. Le cas des molécules fortement excitées rotationnellement et vibrationnellement est mis en avant. La spectroscopie de l'ultraviolet du vide est évoquée et une nouvelle source utilisant des excimères de gaz rares est testée avec des résultats prometteurs dans ce domaine spectral. Par ailleurs, la fluorescence induite par laser des monoxydes de carbone, de silicium et d'azote est étudiée. Dans ce dernier cas, une approche théorique du schéma d'excitation permet de montrer que le régime linéaire constaté expérimentalement n'est pas prévisible simplement par le calcul. Une telle constatation remet en cause les valeurs absolues de concentration de NO obtenues d'après un modèle simple d'excitation de la bande. Les différentes techniques spectroscopiques sont ensuite appliquées expérimentalement sur deux installations. Tout d'abord, afin de reproduire l'entrée d'un engin spatial dans l'atmosphère de mars, une tuile en C-SIC est immergée dans un jet de plasma CO2-N2 basse pression généré par arc. La production de NO et de CN à la paroi suggère une action catalytique importante de l'azote ; un processus d'adsorption catalytique est proposé pour l'azote vibrationnellement excité. La présence de monoxyde de carbone métastable est également mise en évidence dans ce type de plasma. Enfin, la couche de choc devant une maquette cylindrique en inox plongée dans un écoulement hypersonique d'air est étudiée. Les mesures concernent la fluorescence du monoxyde d'azote et sont réalisées dans la soufflerie à piston libre TCM2 à Marseille. Deux conditions d'enthalpie (Mach = 5 et 10) sont considérées qui permettent de souligner l'importance de l'azote atomique dans la formation de NO à la paroi.

Ce travail est consacre a l'etude theorique de la cinetique electronique dans les plasmas froids non thermiques incluant les interactions coulombiennes et a son application aux milieux d'excitation des lasers a excimeres dans le cas des melanges ne-xe-hcl. Pour se faire nous avons d'abord etabli, dans le cas de la theorie du regime hydrodynamique, les equations cinetiques de boltzmann permettant le calcul des coefficients de reaction et de transport scalaire, vectoriel et tensoriel en tenant compte des principaux processus collisionnels specifiques a ces milieux d'excitation des lasers et pouvant influencer les fonctions de distribution des electrons (electron-atome elastique, inelastique et superelastique, ionisation penning, interactions coulombiennes, recombinaison, processus vibrationnels, etc. ). A partir de ce code nous avons montre la validite de notre methode deux termes en la comparant a la methode multi-termes dans le cas de notre application et nous avons montre pour la premiere fois dans la litterature, l'influence significative des processus coulombiens sur les coefficients de diffusion transverse et longitudinale. Puis, nous avons notamment en fonction du champ e/n et du degre d'ionisation determine et analyse les donnees de base electroniques (sections efficaces et coefficients de reaction) dans les differents gaz (ne, xe et hcl) composant le melange excimere etudie. Par la suite, a l'aide d'un modele hybride correspondant au couplage equation de boltzmann- equation du circuit electrique- equation d'evolution des principales especes incluant la cinetique des vibrationnels, nous avons etudie les caracteristiques electrique et cinetique dans les melanges ne-xe-hcl des lasers a excimeres. Nous avons notamment discute et analyse l'influence d'un certain nombre de parametres (element du circuit electrique, reactions considerees, precision des donnees de base, etc. . . ) sur les voies cinetiques (metastable et ionique) de formation de la molecule excimere xecl#*

La détermination des conditions physiques dans des milieux énergétiques tels que les nuages moléculaires interstellaires et les plasmas froids (température, densité du gaz, abondance moléculaire) requiert la connaissance des taux de collisions des molécules par collisions avec les espèces dominantes que sont e−, H, He et H2. Dans ce cadre, des calculs de chimie quantique et de dynamique collisionnelle ont été réalisés pour HCl en collision avec He et H2 et pour les collisions ions-électrons les systèmes BeH+ (et ses isotopes) et H2+ ont été étudiés. Les conséquences découlant de ces calculs sur les milieux énergiques sont présentées
The determination of the physical conditions in energetic media such as interstellar molecular clouds and cold plasmas (temperature, gas density, molecular abundance) requires the knowlegde of collisional rate coefficients of molecules in collisions with the dominant species which are e, H, He and H2. In this context, quantum chemistry calculations and collisional dynamics were performed for HCl in collision with He and H2 and the electron-ion collisions for BeH+ (and its isotopes) and H2+ were studied. The consequences of these calculations on the energetic media are presented

Les collisions de molécules par impact d'électrons sont présentes dans les milieux ionisés froids tel que les nuages interstellaire, les atmosphères de planètes et les plasma froids. Avec assez d'énergie pour se déplacer et s'extraire, les électrons collisionnent et réagissent avec d'autres espèces dans leur environnement formant des précurseurs de molécules plus complexes ainsi que détruisant d’autres espèces, permettant la redistribution d’énergie et de matière. Les chercheurs expérimentaux et théoriques travaillent main dans la main pour améliorer en continue leur capacité de mesure et de description de la cinétique de ces milieux. Des appareils de mesures tel que les anneaux de stockage (e.g. CSR) sont maintenant capables de produire des mesures avec une résolution d’état à état. D’autre part, les études théoriques, elles, ne sont pas restreintes par des limitations physiques (e.g. finance) ou chimiques (e.g. toxicité) mais restent, comme les expériences, longues à mener.Ce travail de thèse porte sur deux approches théoriques et leurs applications pour étudier différents processus de trois cations moléculaires diatomiques. Premièrement, nous étendons l’étude précédente de notre groupe sur la recombinaison dissociative de CF+ en prenant en compte plus d’états dissociatives (venant de la symétrie neutre 4Π), en produisant des rapports de branchements et en calculant des sections efficaces et des vitesses de réactions pour l’excitation vibrationnelle (en utilisant l’approche SW-MQDT). Malgré que la structure rotationnelle soit négligée, et qui devrait être étudié dans un travail future, on observe un bon accord avec les résultats expérimentaux des anneaux de stockage pour les rendements venant du processus de recombinaison dissociative. Deuxièmement, nous étendons à haute énergie, l’étude de BeH+ précédente de notre groupe à basse énergie en incluant le processus d’excitation dissociative à travers la discrétisation des continuum d’ionisation et en prenant en compte des états dissociatives plus haut énergétiquement, permettant la production de sections efficaces et de vitesses de réactions pour la recombinaison dissociative, l’excitation dissociative et les transitions vibrationnelles (en utilisant l’approche SW-MQDT). En fin, nous étudions la recombinaison dissociative de CF+ en utilisant une approche différente appelée RMT-MQDT, où les couplages électroniques et les états dissociatives n’ont pas besoin d’être calculés de manière explicite, basée sur la théorie de la R-matrice pour calculer la matrice de diffusion à géométrie fixée électronique et aussi basée sur la théorie de la MQDT --- pour traiter le mouvement nucléaire (changement de repère) et prenant en compte les séries d’états de Rydberg (défaut quantiques avec CCEP). Un bon accord est trouvé avec l’expérience des anneaux de stockage lorsque la structure rotationnelle de la molécule est pris en compte
Electron-impact collisions of molecules are present in cold ionized media such as interstellar clouds, planetary atmospheres and cold plasma. With enough energy to move about and escape from capture, electrons collide and react with other species in their environment forming precursors of more complex molecules and destroying species, allowing for redistribution of energy and material. Experimental and theoretical researchers are working hand-in-hand to continuously improve their respective ability to probe and to describe the kinetic of such media. Experimental devices such as storage-rings (e.g. CSR) are now able to produce measurements with state-to-state resolution. On the other hand, theoretical studies are not restricted by physical (e.g. finance) or chemical (e.g. toxicity) limitations while still being time-consuming. This work is about two theoretical approaches and their applications to investigate different processes for three diatomic molecular cations. Firstly, we extend our group previous dissociative recombination study of SH+ by accounting for more dissociative states (coming from the 4Π neutral symmetry), by producing branching ratios and by calculating vibrational excitation cross sections and rate coefficients (using the SW-MQDT approach). While the rotational structure of the molecule is neglected and should be investigated in a future work, good agreement is found with the storage-ring measurements for the yields from the dissociative recombination process. Secondly, we also extend our group previous low energy study BeH+ to high energy including the dissociative excitation process through discretized ionization continua and by accounting for higher-lying dissociative states, allowing the production of cross sections and rate coefficients for the dissociative recombination, dissociative excitation and vibrational transitions (using the SW-MQDT approach). Finally, we investigate the dissociative recombination of CF+ using a different approach called RMT-MQDT, where electronic couplings and neutral dissociative states do not need to be explicitly calculated, based on R-matrix theory to calculate the electronic fixed-geometry scattering matrix and based also on MQDT theory --- for the treatment of the nuclear motion (frame transformation) and accounting for the Rydberg series of states (quantum defect with CCEP). Good agreement is found with the storage-ring experiment when accounting for the rotational structure of the molecule

Ce mémoire est consacré au couplage d'un gaz ionisé avec les champs acoustiques ; l'étude se limite aux décharges corona obtenues avec une configuration géometrique pointe-plan dans l'air, aux conditions atmosphériques normales. Ceci a permis d'identifier deux types de sources acoustiques suivant que l'action des particules chargées à pour principal effet soit d'élever la température du gaz de particules neutres soit de générer un déplacement moyen de ce gaz. Dans le gaz suppose faiblement ionisé, la dynamique du gaz de particules neutres est ensuite décrite par les trois équations fondamentales de la dynamique dans lesquelles l'interaction de ce gaz avec le gaz de particules chargées est simplement modélisée par des termes de source (de chaleur et de force), lesquels sont exprimes en fonction des caractéristiques électriques et géométriques des décharges. La propagation acoustique dans un milieu visco-thermique, en champ libre, est abordée en linéarisant les équations fondamentales de l'acoustique. Le système d'équations est ensuite écrit sous forme matricielle et résolu formellement en introduisant les potentiels acoustiques desquels dérivent en particulier les variations de pression acoustique associées à chaque terme de source. Une modélisation analytique du rayonnement acoustique est développée dans le cas d'une configuration d'électrodes simple ; une confrontation de ce modèle simplifie avec les mesures réalisées sur deux transducteurs permet d'identifier chacun des termes de sources et de montrer leur contribution dans les parties basse et haute du domaine fréquentiel de l'audible.

Le rayonnement cosmique joue un rôle fondamental dans la dynamique de la galaxie. Les processus par lesquels ce rayonnement est injecté dans le milieu interstellaire et la manière dont il impacte son environnement représentent une branche active de la recherche en astrophysique. Bien que les restes de supernovae sont considérées comme les principaux accélérateurs du rayonnement cosmique, il n'existe pas de modèle d'injection qui permette efficacement d'expliquer la distribution spectrale du rayonnement cosmique telle qu'observée depuis la surface de la Terre, ni qui ne puisse être confirmé par les observations du ciel à haute énergie. De plus, les effets du rayonnement cosmique sur la dynamique turbulente du milieu interstellaire faiblement ionisé et en particulier leur impact sur le taux de formation d'étoile de la galaxie sont encore méconnus.Dans cette thèse, j'ai développé un modèle d'injection et de transport du rayonnement cosmique d'énergie 1 GeV à 100 TeV s'échappant des restes de supernovae de type Ia et se propageant dans le milieu interstellaire faiblement ionisé à travers un nouveau code 1D de transport du rayonnement cosmique : CR SPECTRA. En s'échappant du reste, le rayonnement cosmique génère de la turbulence magnétique aux échelles du rayon de gyration des particules qui contribuent à confiner le rayonnement cosmique proche du choc du reste. Les nuages moléculaires dans l'environnement du reste représentent une signature observationnelle de cet effet de confinement.Un second travail a permis de modéliser l'interaction du rayonnement cosmique avec une phase thermiquement bi-stable faiblement ionisée du milieu interstellaire grâce au code 3D MHD RAMSES. Les propriétés de transport du rayonnement cosmique sont intimement liées aux propriétés de la turbulence magnétique dans le milieu. En particulier j'ai montré que sous certaines conditions, le rayonnement cosmique empêche la formation de structures denses et contribue potentiellement à la réduction du taux de formations d'étoiles dans la galaxie
Cosmic rays play a fundamental role in the dynamics of the galaxy. The way it is injected into the interstellar medium and the processes it can impact over is an active research branch of Astrophysics. Although supernova remnants are thought to be the main cosmic ray accelerators there is no actual model for their injection that can efficiently explain their spectral distribution as observed on Earth and that can be validated by observations at high energy. Moreover, the effects of cosmic rays on the turbulent dynamic of the weakly ionized interstellar medium and in particular the galactic star formation rate stay unknown.In this thesis I have developed an injection and transport model for cosmic rays in the energy range 1 GeV to 100 TeV. The particles escape from Ia type supernovae remnants and propagate in the weakly ionized interstellar medium. This process is studied using a new 1D transport code called : CR SPECTRA. Having escaped from the remnant, cosmic rays drive magnetic turbulence at scales corresponding to their gyration radius which contribute to confine the particles close to the accelerator. Molecular clouds in the environment of the source represent preferential targets to probe the cosmic ray content using gamma-ray telescopes.In a second work, I have modeled the interactions of cosmic rays with a weakly ionized, thermally bi-stable interstellar medium using the 3D MHD code RAMSES. Cosmic rays transport properties are intimately linked with those of magnetic turbulence. In particular, I showed that under certain conditions, cosmic rays can prevent dense structures formations and can potentially contribute to reduce the star formation rate in the galaxy

Depuis leur decouverte en 1967, les pulsars n'ont cesse de surprendre et d'ameliorer les connaissances dans de nombreux domaines. Leur chronometrage permet non seulement d'etudier l'objet astrophysique en lui-meme, mais aussi d'etudier le milieu interstellaire et de detecter un jour peut-etre le fond d'ondes gravitationnelles primordiales. Ce sont ces deux dernieres applications qui feront l'objet de cette these. Le programme de chronometrage des pulsars millisecondes se poursuit au radiotelescope de nancay depuis 10 ans. Il a debute en decembre 1988 avec le chronometrage de deux pulsars simples psr b1937 + 21 et psr b182124. La grande precision obtenue sur ces deux pulsars ont permis entre autre l'etude des effets de scintillation refractive lies a la turbulence du milieu interstellaire ionise. Les resultats provenant de ces deux pulsars ont mis en evidence la presence de plusieurs evenements de scintillation forte (ese). Ceci indiquerait qu'une nouvelle composante ionisee, formee de nuages discrets tres denses et de petite dimension, se superposerait au fond turbulent de kolmogorov. Le travail de ma these s'inscrit dans la poursuite de ce programme de chronometrage. Dans un premier temps je l'ai etendu aux trois pulsars millisecondes binaires psr j1713 + 07, psr j164312 et psr b162026. Desormais cinq pulsars millisecondes sont regulierement chronometres au radiotelescope de nancay. Un ese, qui n'est pas encore termine, a ete detecte dans les variations de la densite de flux du pulsar psr j1643 12. Cet evenement est exceptionnel par sa duree et son amplitude. Sa modelisation par une association de deux nuages denses a permis de confirmer l'existence d'une composante ionisee discrete qui se distingue du fond turbulent de kolmogorov. D'autre part, la tres bonne precision de chronometrage obtenue sur le pulsar psr j1713 + 07 ainsi que sa grande stabilite de rotation permettront de mettre des limites tres contraignantes sur le fond d'ondes gravitationnelles primordiales a terme.

Les proprietes electriques des aerosols influencent fortement leur transport et leur depot dans une enceinte. En presence de petits ions bipolaires, on considere generalement que leur charge electrique est globalement nulle. Or plusieurs theories montrent que ce n'est pas le cas dans les milieux fortement ionises, ou bien d'aerosols radioactifs. De telles situations peuvent etre rencontrees dans l'hypothese d'un accident grave touchant une installation nucleaire. Dans le cadre des etudes de surete menees a l'ipsn, notre objectif est d'etudier les proprietes electriques des aerosols en milieu fortement ionise, ainsi que celles des aerosols radioactifs artificiels, afin de valider les theories existantes. Pour cela, nous avons realise un dispositif experimental permettant de mesurer la distribution des charges electriques d'un aerosol non radioactif soumis a une forte irradiation gamma, de l'ordre de 10 4 gy/h. Notre dispositif permet egalement d'etudier les ions produits dans un tel milieu. Nos resultats montrent une variation de la charge electrique de l'aerosol en milieu fortement ionise. Elle augmente (algebriquement) avec la dose de rayonnement recue. Nous relions cette variation a celle des ions present dans le gaz, ceci conformement aux modeles theoriques, bien qu'ils surestiment legerement nos resultats. Dans le cas des aerosols radioactifs, nous avons concu et realise un dispositif experimental original, permettant d'etudier la distribution des charges electriques d'aerosols de 1 3 7cs. Nos resultats montrent que la charge electrique depend fortement des conditions d'evolution dans une enceinte. En effet, nous mettons en evidence un auto-chargement important lorsque les particules radioactives sont echantillonnees dans un milieu non infini. Nos resultats sont qualitativement en accord avec le modele theorique, qui neanmoins, sous-estime notablement l'auto-chargement, du fait des effets de paroi qui ne sont pas pris en compte.

Le milieu chaud appelé warm absorber (WA) est observé dans les régions centrales des noyaux actifs de galaxies (NAGs) et plus particulièrement dans les galaxies de Seyfert 1. Il est caractérisé principalement par la présence, dans le spectre X, des seuils en absorption dus aux ions O VII et O VIII. Son étude (modélisation et observation) est une clé importante dans la compréhension des NAGs. Le travail présenté ici consiste principalement à modéliser le WA et à développer des diagnostics de spectroscopie X afin de contraindre les paramètres physiques de différents milieux chauds, tel que le WA. Ceux du WA (densité, température, processus d'ionisation) peuvent difficilement être déterminés sur la seule base des données X actuellement disponibles. C'est pourquoi, nous avons développé plusieurs types de diagnostics basés sur une approche multi-longueurs d'onde. La modélisation se fait grâce à l'utilisation de deux codes de calculs complémentaires : PEGAS et IRIS (Dumont & Porquet, en prep. ). Les résultats pour le WA (plasmas photoionisés et/ou collisionnels) ont été confrontés à des observations multi-longueurs d'onde (principalement aux raies coronales optiques du fer). Cette méthode a permis de mettre en évidence que le WA peut être au moins en partie responsable de l'émission de ces raies. Tous les modèles de WA produisant des largeurs équivalentes de raies coronales supérieures à celles observées, ont été éliminés, nous permettant de fortement contraindre les paramètres physiques du wa, et plus particulièrement la densité (n h 10 1 0 cm - 3, Porquet, et al. , 1999). Grâce aux satellites X (Chandra/AXAF, XMM), les diagnostics de plasmas à partir des principales raies des ions héliumoïdes pourront être appliqués pour la première fois aux plasmas photoionisés. Les données atomiques ont été calculées afin d'obtenir des calculs de rapports de ces raies qui permettront des diagnostics de densité, de processus d'ionisation et de température du WA (Porquet & Dubau, 1999).

La mission "Solar Probe" (NASA) est une mission d'exploration de la couronne solaire qui combinera de l'imagerie à des mesures in situ de façon à étudier des phénomènes physiques tels que l'accélération du vent solaire et le chauffage de la couronne. Pour cela, les expériences embarquées doivent permettre de caractériser les ondes qui se propagent dans le plasma. Or, dans le cas des ondes basses fréquences, la vitesse de la sonde par rapport au plasma entraînera un décalage Doppler k. V important qu'il est indispensable d'évaluer pour caractériser correctement les ondes. Nous avons montré que le calcul de k. V et la correction des données, à partir de la mesure B et J dans le repère de la sonde et de l'utilisation de l'équation d'Ampère dans la limite basse fréquence, est possible. La validité de cette méthode a été démontrée, par des simulations, pour différentes combinaisons d'ondes planes. Cependant, cette méthode n'est pas toujours utilisable, en particulier dans le cas d'ondes accompagnant la sonde (Vg [environ]Vsonde). Le faible taux de télémesure accordé rend intéressante l'utilisation d'un analyseur embarquée pour réaliser la correction Doppler. La faisabilité de cet analyseur a été étudiée au cours de la thèse. Cette étude comporte deux grands axes : la conception d'une maquette sur table et la miniaturisation d'un élément de la chaîne d'acquisition. L'utilisation du microprocesseur ADSP21060L a permis de réaliser un analyseur faible consommation (environ 1W) compatible avec les contraintes de la mission. Ce processeur n'étant pas qualifié pour les applications spatiales nous avons réalisé une pré-étude de tenue aux radiations dont les résultats sont favorables. La réalisation en technologie 3D d'un système de trois préamplificateurs et leur alimentation, associé à un tri-axes d'antennes magnétiques, a permis de réduire de 30°/° la masse et le volume par rapport à la réalisation hybride utilisée précédemment sans dégradation de la sensibilté.

Ce travail a pour objet l'etude du comportement electrochimique de materiaux industriels confrontes a un environnement aqueux a temperature et pression elevees. Il traite notamment du nickel, de ses alliages utilises dans les generateurs de vapeur et du titane, employe, par exemple, dans les evaporateurs. L'utilisation des methodes electrochimiques dans ces conditions particulieres a conduit a la realisation de deux dispositifs specifiques capables, par les solutions techniques adoptees (inertie chimique des autoclaves, exploitation d'une reference interne: electrode dynamique a hydrogene, electrode tournante, maitrise de la phase,. . . ), d'assurer, jusqu'a 300c et 150 bar, une information aussi sure et complete que celle obtenue dans des conditions habituelles de temperature et de pression. Ainsi, l'acces aux courants stationnaires et a l'impedance electrochimique permet d'avancer les elements d'une modelisation de la dissolution et de la passivation du titane en milieu chlorure, dans laquelle la formation de l'oxyde tio2 tient une place importante. Sur la base de ce resultat, un mecanisme propose pour le nickel active en milieu basique faiblement ionise avec une incidence particuliere de l'oxyde nio est applique a certains alliages, notamment l'alliage 800. Le role predominant du nickel sur la dissolution de ces alliages permet de situer les risques d'une exploitation en eau chaude pressurisee

Ce travail concerne la mise en œuvre de la souche recombinée d'e. Coli c600 galk (GAPDH). Cette souche produit des quantités importantes de la protéine recombinante. Une étude du comportement de la souche sur milieu complexe a été faite. Les acides aminés d'auxotrophie permettent de stabiliser la protéine produite. L'extrait de levure permet l'utilisation de l'acétate, la peptone, la stabilisation de la GAPDH. Nous avons étudié l'influence du taux de dilution sur la stabilité plasmidique et sur l'activité enzymatique de la GAPDH en culture continue sur milieu complexe non sélectif. Les résultats ont montré que la fraction de cellules contenant les plasmides décroit avec le taux de dilution. Ces résultats montrent que l'activité enzymatique de la GAPDH est dépendante du taux de dilution, ce qui est différent des observations faites dans d'autres études. Une méthode originale d'estimation des deux principaux paramètres du modèle d'imanaka et aiba, modèle permettant de caractériser l'instabilité de souches recombinées est proposée. La valeur de ces paramètres a été déterminée en utilisant la forme dérivée du modèle précité combine à un filtrage et un lissage numériques. Des modèles spécifiques ont été construits. Celui décrivant l'évolution de la probabilité de perte de plasmide en fonction du taux de croissance spécifique repose sur l'analogie entre la variation du nombre de copies de plasmide et la probabilité de perte observée. Enfin, un modèle mathématique permettant de simuler le procédé en discontinu sur une gamme de concentrations initiales en glucose est propose. Il permet également de modéliser correctement, les consommations du glucose, de l'acide acétique ainsi que la production de la biomasse et de l'enzyme

La stabilité des plasmas de fusion est un enjeu crucial dans le cadre du développement de nouvelles sources d'énergie. L'interaction entre le plasma et le champ magnétique peut en effet amener à la destruction du confinement : c'est une disruption. Le sujet de cette thèse porte sur les îlots magnétiques, une des causes des disruptions. Ces îlots magnétiques sont observés expérimentalement et analytiquement. Les théories peuvent prévoir la croissance d'un îlot magnétique et sa taille, mais les restrictions sur le domaine de validité de la théorie sont fortes et elles dé-corrèlent largement les domaines de validité théoriques et expérimentaux. Dans une première partie, nous montrons que, génériquement, les méthodes de contrôle dynamiques d'évolution des îlots magnétiques, basées notamment sur une relation entre la taille de l'îlot et la perturbation de flux magnétique à la résonance, devraient prendre en compte la modification du flux magnétique moyenné le long de la ligne de champ. Nous donnons aussi des limites quand au cadre de notre assertion (coalescence des îlots, effondrement du point X, ...). la seconde partie de la thèse aborde un nouvel effet dû au courant de part et d'autre de l'îlot magnétique. Il change la dynamique de l'îlot et la perception que l'on en a. Jusqu'à présent la dynamique de l'îlot était étudiée principalement au travers de mécanisme actifs au niveau de la résonance. Nous démontrons que la présence de courant aux abords de l'îlot peuvent jouer un rôle très important sur sa croissance et sur sa taille finale. La troisième partie détaille comment la turbulence aux abords d'un îlot magnétique peut affecter sa croissance
The fusion plasma stability is a critical point for the developpement of newenergy source. The interaction between the plasma and the magnetic field can drive to the confinement descrution : it is a disruption. The topic of this thesis is the magnetic island, one of disruption causes. Those magnetic islands are observed theoretically and numerically. The theory can predict the growth and the final size of magnetic islands, but restrictions of its validity range are strong and they decorrelate the experimental and theoritical validity domain. In the first part, we show that the dynamic method of magnetic island control, based on the link between the island size and the perturbed magnetic flux at the resonance, should take in account the modification of the magnetic flux averaged along the field line. We show aswell the limitation of our assertion (magnetic island coalescence, X point collapse ...). The second part of the thesis address a new effet du to the current on sides of the magnetic island. This effect changes the magnetic island dynamics and the perception we got on it. Until now, the magnetic island dynamics have been studied through active mechanisms at the resonance. We show that the presence of current on sides can play an important role on the growth and saturation of the magnetic island. The last part of thesis details how the turbulence on the outskirts of a magnetic island can affect the island growth. We show that a turbulence generate by an interchange instability can penetrate into a stable zone concerning tearing mode and induce by a 3D mechanisme the growth of an magnetic island

La fusion thermonucléaire est l'une des candidates favorites a la production d'énergie au courant de ce siècle. Parmi les défi que nous pose cette discipline, on note la turbulence au bord des machine de fusion et l'interaction plasma paroi. En effet nous avons montre que les fluctuations turbulentes affectent le transport des particules neutres et le rayonnement qui leur est associe. En particulier, sont affectes les neutres lents (dont le libre parcours moyen est de l'ordre de la longueur de corrélation des fluctuations), comme les molécules et les atomes d´impuretés pulvérises a la parois. Cette conclusion nous a conduit a inclure ces fluctuations dans le code de transport EIRENE utilise pour le dimensionnement de la machine ITER. Il a aussi été montre qu'en moyenne les fluctuations favorisent la pénétration des neutres dans le plasma
Edge plasma of tokamaks manifests high level of fluctuations amplitude (>50%). It has been demonstrated that such a fluctuations affect significantly the transport of neutral particles, and in particular the slow particles as molecules and sputtered impurities. That is their penetration depth in the plasma is enhanced in the average. Then turbulent fluctuations are now implemented in the monte carlo transport code EIRENE used for the design of ITER

Le soudage à l’arc avec fil fusible est un procédé très utilisé, mais la compréhension des mécanismes régissant son fonctionnement comporte toujours quelques interrogations compte tenu de sa complexité. La composition du gaz de protection a une très forte influence sur le procédé : l’ajout de gaz actif modifie, par exemple, le courant nécessaire à la transition entre les différents régimes et est responsable de l’apparition d’oxyde de fer (gangue) à l’extrémité du fil fusible. Pour mener à bien l’étude du soudage MIG-MAG sous mélanges Ar-CO₂-O₂, plusieurs études sont réalisées pour caractériser et mieux comprendre les phénomènes physico-chimiques qui gouvernent le soudage MIG-MAG afin d’optimiser à terme le procédé. Un diagnostic spectroscopique, avec la mise en place d’un système d’acquisition composé de deux spectromètres qui permet d’enregistrer simultanément les raies spectrales de fer et d’argon, permet d’évaluer les distributions radiales de température et densité électronique dans la colonne de plasma. Une étude par cinématographie rapide est également menée pour tenter d’évaluer la formation et l’écoulement de la couche d’oxyde apparaissant en régime globulaire à la surface de l’anode fusible. Et enfin, des analyses micrographiques des électrodes sont réalisées pour étudier l’influence des modifications chimiques et structurales sur le comportement général du procédé pour différents types de paramètres utilisés. Les conséquences d’un changement de gaz de protection sont également appréhendées : Ar-CO₂, Ar-O₂ et Ar-CO₂-O₂. Il s’avère que la température électronique de l’arc évolue en présence d’oxygène dans le gaz de protection et que la modification du gaz actif modifie le type d’oxyde de fer formé
The arc welding with consumable wire is a process widely used, but understanding the mechanisms governing its operation still has some questions given its complexity. The composition of the shielding gas has a very strong influence on the process: the addition of active gas changes, for example, the current necessary for the transition between the different metal transfers and is responsible for the appearance of an iron oxide (gangue) at the end of the consumable wire. To carry out the study of MIG-MAG welding under mixtures Ar-CO₂-O₂, several studies are performed to characterize and understand the physical and chemical phenomena that govern the MIG-MAG welding to optimize the process. A spectroscopic diagnosis, with the establishment of an acquisition system consisting of two spectrometers to record simultaneously the iron and argon spectral lines, allows to estimate the radial distributions of temperature and electron density in the plasma column. A study by rapid cinematography is also conducted to try to estimate the formation and flow of the iron oxide layer appearing in globular regime on the surface of the anode consumable. And finally, micrographic analyzes of the electrodes are made to study the influence of chemical and structural changes on the general behavior of the process for different types of parameters used. The consequences of a shielding gas change are also apprehended: Ar-CO₂, Ar-O₂ and Ar-CO₂-O₂. It turns out that the electron temperature of the arc changes in the presence of oxygen in the shielding gas and the change of the active gas modifies the type of iron oxide formed

Les plasmas froids produits par les décharges électriques sont des gaz faiblement ionisés, ce qui maintient la température du gaz à une température proche de la température ambiante, contrairement à la température de l'électron qui peut atteindre plusieurs électron-volts. Les applications des plasmas froids en médecine et en agriculture sont des nouveaux domaines de recherche multidisciplinaires basés sur les interactions de ces plasmas avec des organismes vivants. Le champ électrique ainsi que les espèces réactives de l’oxygène et de l'azote peuvent inactiver les bactéries, stimuler la régénération de la peau (dermatologie), la réduction tumorale (oncologie) et la germination des graines (agriculture). Ces nouveaux domaines de recherche, basé sur la chimie produite par l’interaction plasma-liquide est très prometteur et se développe rapidement. L’objectif de ce travail est d’étudier les interactions entre les plasmas froids et l’eau pour les applications biologiques, d’une part la promotion de la germination des graines au moyen d’une décharge à barrière diélectrique (DBD) et, d’autre part, l’effet ex vivo d’un traitement par jet de plasma froid sur la peau.Ce manuscrit est divisé en cinq chapitres: i) On présente tout d'abord une revue de la littérature présentant l'état de l’art concernant l'interaction plasma-liquide et les principales avancées en matière d'applications des plasmas froids à la germination des semences. Ii) Deuxièmement, les dispisitifs expérimentaux sont décrits, en particulier la fabrication de réacteurs à plasma utilisant l’impression 3D. Iii) Ensuite, la production d'espèces réactives gazeuses et aqueuses formées par des plasmas de type DBD a été mesurée quantitativement et l'interaction plasma-liquide a été analysée. Iv) Puis, plusieurs variétés de graines ont été sélectionnées pour évaluer l’effet un traitement par plasma DBD ; l'étude des mécanismes de promotion de la germination du plasma a été spécifiquement étudiée en traitant les graines de soja vert dans différentes conditions de décharge, dans différents milieux, avec un champ électrique seul et dans différentes conditions de cultures ou de niveau d'hydratation des graines.v) Enfin, l'imagerie paramétrique de Muller (MPI) a été appliquée pour la modification de la peau de souris ex vivo traitées par un plasma à jet d'hélium
Non-Thermal-Plasmas (NTP) produced by electric discharges are weakly ionized gases, which keeps the gas temperature at near room temperature contrary to the electron temperature which can reach several electron-Volts. Applications of NTP to medicine and agriculture are new multidisciplinary research fields based on interactions of the Non-Thermal-Plasmas with living organisms. Electric field as well as Reactive Oxygen and Nitrogen Species produced by NTP may inactivate bacteria, stimulate skin regeneration (dermatology), tumor reduction (oncology) and seeds germination (agriculture). These new fields of research are based on the plasma-liquid chemistry. The objective of this work is to study the NTP interacting with water for biological applications including on one hand, the promotion of the germination of seeds using a Dielectric Barrier Discharge (DBD) and on the other hand, the effect of a plasma jet treatment ex vivo on skinThis manuscript is divided in five chapters: i) First a literature review is presented showing the state of the art of the plasma-liquid interaction, and the main advances of the application of non thermal plasmas to seed germination. Ii) Second, experimental set ups are described, in particular the manufacturing of plasma reactors using 3D printing. Iii) then , the production of gaseous and aqueous reactive species formed by DBD plasmas was measured quantitatively and plasma-liquid interaction was analyzed. Iv) Next, different varieties of seeds were selected to evaluate the effect of a DBD plasma treatment and the study of the mechanisms of plasma germination promotion was specifically investigated by treating mung bean seeds in different discharge conditions, in different mediums, in electric field alone and in different hydration levels of seeds.v) Finally, Muller parametric imaging (MPI) was applied to study the modification of ex vivo mice skin treated by a helium jet plasma