Smart Sensor interface for sea bottom observatories

In order to be able to use all the marine sensors currently available in the market, a new module has to be built to implement the smart sensor standard IEEE1451[ 1] as well as other services used in marine measurements. The smart module is aimed to be used in ALL observatory configurations: autonomous, cabled and buoybased observatories. This module can also be used in new instrument in other instruments such as Ocean Bottom Seismometers (OBS) [3] or any other instrument where data logging, clock synchronization, and plug and play capabilities are important. Therefore, the power consumption of the smart module has to be minimized for batteries based observatories and autonomous instruments.Peer ReviewedPostprint (published version

La Bouée MOLIT : un nouveau concept de bouée instrumentée

La validité du concept de station de mesure haute-fréquence Marel a été vérifié par le déploiement d’un réseau constitué de stations de type axisymétrique (Réseau Baie de Seine, Bouée Iroise en rade de Brest). Le mouillage et le comportement de ces bouées en terme d’accessibilité et de maintenance est un handicap pour l’extension vers les zones plus exposées du large. La bouée MOLIT (Mer Ouverte LITtorale) constitue une réponse technique et financière

Design, Characterization, and Test of a Versatile Single-Mode Power-Over-Fiber and Communication System for Seafloor Observatories

A power-over-fiber (PoF) and communication system for extending a cabled seafloor observatory is demonstrated in this contribution. The system allows the cabled seafloor observatory to be linked, through a single optical fiber, to a sensor node located 8 km away. The PoF system is based on an optical architecture in which power and data propagate simultaneously on the same single-mode fiber. The Raman scattering effect is exploited to amplify the optical data signals and leads to the minimization of the sensor node power consumption. Versatile low power electronic interfaces have been developed to ensure compatibility with a wide range of marine sensors. A low-consumption field-programmable gate array and an energy-efficient microcontroller are used to develop the electronic interfaces. For an electrical input power of 31 W, up to 190 mW is recovered at the sensor node while a data bitrate of up to 3.6 Mb/s is achieved. The PoF system has been tested and validated for turbidity and acoustic measurement applications. The current study focuses on the electronic development and the validation of the PoF system

Design, Characterization, and Test of a Versatile Single-Mode Power-Over-Fiber and Communication System for Seafloor Observatories

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Powering a remote board and sensors in an extreme environment — An optical solution

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Sodium fast reactor power monitoring using fluorine 20 tagging agent

International audienceThis work deals with the use of gamma spectrometry to monitor the fourth generation of sodium fast reactor (SFR) power. Simulation part has shown that power monitoring in short response time and with good accuracy is possible measuring liquid sodium delayed gamma emitters produced in-core. An experimental test is under preparation at French SFR Phénix experimental reactor to validate simulation studies. Physical calculations have been done to correlate gamma activity to the released thermal power. Gamma emitter production rate in the reactor core was calculated with technical and nuclear data as sodium velocity, atomic densities, neutron spectra and incident neutron cross-sections of reactions producing gamma emitters. Then, a thermal hydraulic transfer function was used for taking into account primary sodium flow in our calculations and gamma spectra were determined by Monte-Carlo simulations. For power monitoring problematic, use of a short decay period gamma emitter will allowed to obtain a very fast response system without cumulative and flow distortion effects. The experiment will be set during the reactor "end of life testing". The Delayed Neutron Detection (DND) system cell has been chosen as the best available primary sodium sample for gamma power monitoring on Phénix reactor due to its short transit time from reactor core to measurement sample and homogenized sampling in the reactor hot pool. The main gamma spectrometer is composed of a coaxial high purity germanium diode (HPGe) coupled with a transistor reset preamplifier. The signal will be then processed by a digital signal processing system (called Adonis) which is optimum for high count rate and various time activity measurements. To limit statistical problems of the signal, an analytical pileup correction method using duration variable given by our spectrometry system Adonis) and a nonparametric Bayesian inference for photopeack deconvolution will be used

Sodium fast reactor power monitoring using fluorine 20 tagging agent

International audienceThis work deals with the use of gamma spectrometry to monitor the fourth generation of sodium fast reactor (SFR) power. Simulation part has shown that power monitoring in short response time and with good accuracy is possible measuring liquid sodium delayed gamma emitters produced in-core. An experimental test is under preparation at French SFR Phénix experimental reactor to validate simulation studies. Physical calculations have been done to correlate gamma activity to the released thermal power. Gamma emitter production rate in the reactor core was calculated with technical and nuclear data as sodium velocity, atomic densities, neutron spectra and incident neutron cross-sections of reactions producing gamma emitters. Then, a thermal hydraulic transfer function was used for taking into account primary sodium flow in our calculations and gamma spectra were determined by Monte-Carlo simulations. For power monitoring problematic, use of a short decay period gamma emitter will allowed to obtain a very fast response system without cumulative and flow distortion effects. The experiment will be set during the reactor "end of life testing". The Delayed Neutron Detection (DND) system cell has been chosen as the best available primary sodium sample for gamma power monitoring on Phénix reactor due to its short transit time from reactor core to measurement sample and homogenized sampling in the reactor hot pool. The main gamma spectrometer is composed of a coaxial high purity germanium diode (HPGe) coupled with a transistor reset preamplifier. The signal will be then processed by a digital signal processing system (called Adonis) which is optimum for high count rate and various time activity measurements. To limit statistical problems of the signal, an analytical pileup correction method using duration variable given by our spectrometry system Adonis) and a nonparametric Bayesian inference for photopeack deconvolution will be used

Observer, Analyser et Gérer la variabilité de la reproduction et du recrutement de l’huître creuse en France : Le Réseau Velyger. Rapport annuel 2013

La conchyliculture, et principalement l’élevage de l’huître creuse, Crassostrea gigas, constitue la principale activité aquacole française. Cette activité repose, en grande partie, sur le recrutement naturel de l’espèce qui assure 70% des besoins en jeunes huîtres (naissain) : cette activité de collecte s’appelle le captage. Les deux principaux centres de captage en France sont les bassins d’Arcachon et de Marennes-Oléron. Or, depuis une dizaine d'années, sur le bassin d'Arcachon, le captage devient très variable: à des années de captage nul (par exemple les années 2002, 2005, 2007) ou faible (2009, 2010, 2011) succèdent des années excellentes voire pléthoriques (les années 2003, 2006, 2008, 2012, 2013). A Marennes-Oléron, cette variabilité existe, mais s’avère beaucoup moins marquée. En outre, à la faveur du lent réchauffement des eaux, le captage peut désormais se pratiquer de plus en plus vers le nord. Ainsi, la baie de Bourgneuf, mais aussi la rade de Brest sont devenues, depuis quelques années, des secteurs où un nombre croissant d’ostréiculteurs pratiquent avec succès le captage, mais avec, là aussi, des irrégularités dans le recrutement qu’il convient de comprendre. Enfin, depuis la crise des mortalités de 2008, il se développe aussi sur l’étang de Thau une volonté de pratiquer le captage. Afin de mieux comprendre les facteurs de variations du captage, l’Ifremer a mis en place, à la demande du Comité National de la Conchyliculture, un réseau national de suivi de la reproduction : le Réseau VELYGER. Créé en 2008 sur fonds européens et financé désormais par la Direction des Pêches Maritimes et de l’Aquaculture, ce réseau apporte, chaque année, sur les écosystèmes cités précédemment, une série d’indicateurs biologiques (maturation, fécondité, date de ponte, abondance et survie larvaire, intensité du recrutement, survie du naissain) dont l’analyse croisée avec des indicateurs hydrologiques et climatiques permet progressivement de mieux appréhender les causes de variabilité du recrutement de l’huître creuse en France, modèle biologique et espèce clé de la conchyliculture française. Ce rapport présente donc les résultats 2013 de ce réseau d’observation et fait appel, pour la partie hydro-climatique, à des observations acquises par d’autres réseaux régionaux et nationaux. Il détaille toutes les caractéristiques par secteur du cycle de reproduction de l’huitre creuse : maturation et fécondité des adultes, période de ponte, abondance et survie des larves, intensité du captage et mortalités précoces. Il fournit ensuite une interprétation et une synthèse des résultats 2013 par secteur et à la lueur des résultats des années antérieures. Ainsi, pour l’année 2013, on retiendra les faits majeurs suivants : • L’année 2013 a été très contrastée. Un printemps particulièrement frais et généralement humide (mois de juin inclus) a fait suite à un hiver tardif alors que l’été a été ensoleillé et plutôt chaud. Les concentrations en phytoplancton ont été dans les normes avec toujours l’existence d’un gradient Nord-Sud : elles sont plutôt élevées en rade de Brest, baie de Bourgneuf et bassin de Marennes Oléron et plutôt faible dans le bassin d’Arcachon et l’étang de Thau. En outre, tout au long du printemps et jusqu’au mois de juillet, les températures de l’eau ont été toujours inférieures aux normales (excepté dans l’étang de Thau). • Ces conditions hydro-climatiques ont imprimé un gradient dans la maturation et la fécondité des huitres adultes avec un indice de condition très élevé en rade de Brest, en baie de Bourgneuf, et dans le bassin de Marennes Oléron et plutôt faible dans le bassin d’Arcachon et l’étang de Thau. En outre, le déficit thermique marqué jusqu’en juillet s’est traduit par une ponte très tardive sur l’ensemble des écosystèmes de la côte atlantique : par exemple, elle est survenue au 25 août en baie de Bourgneuf, ce qui constitue une valeur record. Malgré tout, quelques pontes partielles et asynchrones ont été observées sur certains écosystèmes en juillet. • Grâce à des températures très favorables en juillet et favorables en août, la plupart des cohortes larvaires présentes à cette période (rade de Brest, bassin d’Arcachon et étang de Thau) ont eu une survie normale à bonne (e.g. 0.2 à plus de 1 %), ce qui s’est traduit par un captage bon à excellent, avec une forte variabilité dans l’étang de Thau (cf paragraphe ci-dessous). Par contre, pour la baie de Bourgneuf et les pertuis Charentais, l’arrivée trop tardive des larves à la fin août dans une eau fraiche (< 20°C) n’a pas permis une survie favorable (autour de 0.01 %) ce qui s’est traduit par un captage tout juste modéré, faible voir nul selon les secteurs. • En conséquence, l’année 2013, se caractérise par un captage très variable géographiquement : « bon voire excellent » en rade de Brest (de 138 à 245 naissains/coupelle) et dans le bassin d’Arcachon (de 177 à 429 naissains/coupelle), modéré dans le bassin de Marennes-Oléron (de 25 à 52 naissains/coupelle) et faible en baie de Bourgneuf (< 5 naissains/coupelle). Ce rapport montre aussi que l’étang de Thau joue un rôle d’exception. Malgré une ponte d’intensité normale, des abondances de larves élevées et une bonne survie des cohortes, le captage 2013 y est très variable ce qui positionne l’étang de Thau en dehors du modèle de fonctionnement admis pour le cycle de reproduction de l’huître creuse sur la façade atlantique. Il semble que, sur ce site, la métamorphose constitue un verrou biologique qui peut être levé en utilisant des pratiques zootechniques adaptées à ce site particulier. Cette optimisation des pratiques zootechniques fait l’objet d’un projet régional : le projet PRONAMED

Long length SPNDs and Distributed Optical Fiber Sensors for Severe Accident remote monitoring & their contribution to Nuclear Safety in the post-Fukushima context

International audienceThe Fukushima-Daiichi nuclear accident of March 2011, and the subsequent loss of internal power supplies after the NPP (Nuclear Power Plant) water flooding caused by the tsunami, leaving the operator TEPCO with almost no information from the reactor pits, demonstrates that safety must always prevail.Accordingly, the French public authorities initiated the RSNR research program, to stimulate and fund new R&D projects to improve the safety of nuclear reactors in service and those of future NPPs.The DISCOMS project (Distributed Sensing for Corium Monitoring and Safety) aimed at developing and testing innovative and passive sensors dedicated to Nuclear Safety, namely an instrumented pole equipped with long length SPNDs (Self-Powered Neutron Detectors)-Thermocouple poles, and Distributed Optical Fiber Sensors, to be installed ex-core in both the reactor pit and concrete floor. The sensors, remotely operated from a safe place, will not only provide additional information during the Severe Accident, but also in post-accidental situation, even in case of loss of all power supplies.The modelling of a 60 year normal operation followed by a Severe Accident for two generations of reactors (Gen II, Gen III) permitted to demonstrate that ex-core long length SPNDs can identify different scenarios: reactor shut down, Normal Operation, Severe Accident without corium relocation, and Severe Accident with corium pouring on the concrete floor.Long length SPNDs were designed and manufactured, along with their electronics, to measure low currents ranging from 1 pA to 100 nA collected under radiations, and qualified in a research reactor with fluxes compliant with modelled scenarios.Optical Fibers Sensor cables are devoted to monitor the Molten Core - Concrete Interaction (MCCI): temperature and strain profiles can be provided in the concrete depth by embedded cables, as a result of using the Raman DTS, Brillouin and Rayleigh OFDR reflectometry techniques, based on the analysis of the backscattered light in single-mode optical fibers, for distributed measurements potentially up to 1000°C with Brillouin instrumentations. Additionally, such sensor cables can be used as fuses with telecom or photon counting OTDRs to detect corium vicinity.Sensor cables and radiation resistant optical fibers have been selected and tested to comply with the radiation conditions in the reactor pits as depicted by the modelling.A final MCCI experiment with prototypical corium, performed at the VULCANO CEA facility, involving also two instrumented SPNDs-Thermocouple poles, has demonstrated the ability of both kinds of sensors and corresponding instrumentations to deliver useful information about the corium status and its progression through the concrete

Long length SPNDs and Distributed Optical Fiber Sensors for Severe Accident remote monitoring & their contribution to Nuclear Safety in the post-Fukushima context

International audienceThe Fukushima-Daiichi nuclear accident of March 2011, and the subsequent loss of internal power supplies after the NPP (Nuclear Power Plant) water flooding caused by the tsunami, leaving the operator TEPCO with almost no information from the reactor pits, demonstrates that safety must always prevail.Accordingly, the French public authorities initiated the RSNR research program, to stimulate and fund new R&D projects to improve the safety of nuclear reactors in service and those of future NPPs.The DISCOMS project (Distributed Sensing for Corium Monitoring and Safety) aimed at developing and testing innovative and passive sensors dedicated to Nuclear Safety, namely an instrumented pole equipped with long length SPNDs (Self-Powered Neutron Detectors)-Thermocouple poles, and Distributed Optical Fiber Sensors, to be installed ex-core in both the reactor pit and concrete floor. The sensors, remotely operated from a safe place, will not only provide additional information during the Severe Accident, but also in post-accidental situation, even in case of loss of all power supplies.The modelling of a 60 year normal operation followed by a Severe Accident for two generations of reactors (Gen II, Gen III) permitted to demonstrate that ex-core long length SPNDs can identify different scenarios: reactor shut down, Normal Operation, Severe Accident without corium relocation, and Severe Accident with corium pouring on the concrete floor.Long length SPNDs were designed and manufactured, along with their electronics, to measure low currents ranging from 1 pA to 100 nA collected under radiations, and qualified in a research reactor with fluxes compliant with modelled scenarios.Optical Fibers Sensor cables are devoted to monitor the Molten Core - Concrete Interaction (MCCI): temperature and strain profiles can be provided in the concrete depth by embedded cables, as a result of using the Raman DTS, Brillouin and Rayleigh OFDR reflectometry techniques, based on the analysis of the backscattered light in single-mode optical fibers, for distributed measurements potentially up to 1000°C with Brillouin instrumentations. Additionally, such sensor cables can be used as fuses with telecom or photon counting OTDRs to detect corium vicinity.Sensor cables and radiation resistant optical fibers have been selected and tested to comply with the radiation conditions in the reactor pits as depicted by the modelling.A final MCCI experiment with prototypical corium, performed at the VULCANO CEA facility, involving also two instrumented SPNDs-Thermocouple poles, has demonstrated the ability of both kinds of sensors and corresponding instrumentations to deliver useful information about the corium status and its progression through the concrete