The ash mass load of volcanic plumes: retrievals from a new millimeter-wave radar at Stromboli and Sabancaya volcanoes

In the framework of the French Government Laboratory of Excellence ClerVolc initiative, two experiments using a new millimeter-wave radar were carried out to retrieve various physical properties of the ash plumes, especially the mass loading parameters which are critical for the modelling of ash dispersal, as well as to study the internal dynamics of the plumes and their fallout. First measurements at Stromboli in 2015 using a 95 GHz cloud radar prototype with a fixed beam pointing above the crater characterized the distribution of plume internal reflectivities, plume widths and durations at unprecedented space-time resolutions. Combining radar in situ measurements with data modelling from a disdrometer and ash sampling on the ground further allowed the retrieval of ash concentration and gradients inside the plumes, and sometimes proximal fallout. Plume maximum ash concentration range from 1 mg/m3 to about 1 g/m3. Structuration of ash concentration with variations by a factor of 3 was also found to occur inside the falling ash in correlation with variations in the sedimentation rate measured on the ground by the disdrometer. New results from radar measurements inside stronger plumes and fallout at Sabancaya volcano (Peru, May 2018) using volume scans will also be presented

Ash concentration of Sabancaya volcanic plumes retrieved from a 95 GHz radar and a disdrometer

We have carried out an experiment using a 3.2 mm-wavelength scanning Doppler radar and a laser disdrometer to investigate ash plumes of Sabancaya volcano (Peru) in May 2018. Our main objectives were to retrieve the mass loading parameters (concentration, mass flux) which are critical for the modelling of ash dispersal, as well as to study the dimensions and internal dynamics of the eruptive columns, plumes and fallout. The radar and the disdrometer were respectively located at 4.5 km NNE and 4.5 km E from the vent. Multiple radar sounding configurations were tested either in fixed-pointing mode, generally close to the source, or using scans across various regions of the plumes. Particle Size Distribution, shapes and density were characterized from microphysical analyses, sieving and water pycnometry of ash samples collected on the ground. A Parsivel2 disdrometer also recorded the sizes, and settling velocities of fallout, allowing us to estimate sedimentation rates on the ground and to derive an empirical law relating calculated ash concentrations and reflectivities. Comparing the latter with reflectivities measured by the radar at unprecedented space-time resolutions (down to 12.5 m and 0.25 s) allowed us to obtain the internal mass distribution of eruptive columns, plumes, and fallout at various distances from the emission source

Magnetic Diagnosis of Gliding Arc

6 pagesInternational audienceGliding arc discharges are the topicst of renewed interest in applications to a variety of chemical reactions. A gliding arc creates a weakly ionized gas ‘string' between two horn-shaped electrodes. The reacting gas introduced at the electrode base blows the arc string upwards. These devices can be applied in industry mainly for decontamination, general gas treatment and for surface treatment [1 – 5]. It is important to control the arc displacement during the process. Therefore it is planned at the laboratory to mount a magnetic camera in order to visualize the arc dynamics. An original method based on the measurement of induced magnetic field by an arc discharge is presented

Rapport d'étude pour Giat Industries – Juillet 2003

Rapport scientifique sur l'interaction plasma isolant appliquée aux polymère

Influence des grandeurs morphométriques sur le fonctionnement du fusible Moyenne Tension. Application à la propagation de la pression

Les fusibles Moyenne Tension (MT) sont un des dispositifs utilisés pour limiter le courant lors du passage d'un courant de défaut, et donc limiter les effets sur les systèmes qui en dépendent. Ils sont généralement constitués : d'un ou plusieurs éléments fusibles (ruban en argent) munis de séries de sections réduites, enroulés sur un noyau isolant (céramique), d'une cavité de remplissage contenant le sable de silice (pur à plus de 99,8%) délimitée par une cartouche de protection (contre les effets thermiques et mécaniques), et de deux pièces de connexion (électrodes). Pour relier les grandeurs caractéristiques de la perte de charge et les grandeurs morphométriques du sable de silice au fonctionnement du fusible, il est nécessaire de rappeler les conditions de bon fonctionnement du fusible : intervenir le plus rapidement possible, c'est-à-dire que le passage du courant dans les sections réduites doit provoquer le plus rapidement possible la création d'un pont fondu au niveau des encoches ; favoriser l'apparition de la tension d'arc le plus rapidement possible, donc vaporiser le pont fondu pour créer l'espace inter électrodes dans lequel se développe le plasma ; favoriser l'allongement le plus rapide possible de l'arc, de manière à rendre la tension d'arc très vite supérieure à la tension de la source. Ces trois conditions résultent de la capacité du fusible à emmagasiner l'énergie amenée par le courant de défaut, et à la dissiper principalement au sein de l'isolant granulaire. Par conséquent, il est nécessaire de définir quelles sont les propriétés morphométriques susceptibles d'influencer ces mécanismes, et de déterminer leur influence sur l'évolution des grandeurs caractéristiques du fonctionnement du fusible. Le fonctionnement du fusible et les phénomènes de dissipation de l'énergie d'origine électrique sont décrits dans la section 2. Dans la section 3, nous précisons les propriétés morphométriques étudiées pour le sable de silice. L'influence de ces propriétés sur les grandeurs caractéristiques du fonctionnement du fusible sont détaillées dans la partie 4

Interaction plasma isolant : du fondamental à l'applicatif

Microscoop Hors Série N°13 (page 48)L'interaction entre un plasma et un isolant est utilisée dans de nombreux domaines : protection des réseaux électriques, lanceur ETC, coating spécifique, aérospatiale ... Afin de comprendre les mécanismes mis en jeu, les physiciens et électrotechniciens du Laboratoire Arc Electrique et Plasmas Thermiques (LAEPT UMR 6069 du CNRS) développent des méthodes de calcul et d'expérimentation dans le but de fournir une description physique et des données directement exploitées par les industriels

Rapport d'étude dans le cadre du Groupement d'Etude des Fusibles en Moyenne Tension – Novembre 2004

Rapport scientifique sur les activités de recherche théorique et expérimentale sur le fonctionnement des fusibles pour le domaine de la moyenne tensio

Rapport d'étude pour Hager # Avril 2006

Rapport scientifique sur l'interaction plasma isolant appliquée à l'étude des disjoncteurs B

Measurements of Darcy and Forchheimer coefficients for silica sand beads

High Breaking Capacity fuses are widely used to withdraw the energy brought by an electric fault current. One of the main constituent elements of a HBC fuse is the arc quenching material, silica sand in our case. During the arc quenching by the fuse, a plasma is generated due to the fusion and the vaporization of the fuse element (Ag) and the silica sand (SiO2). The plasma resulting from the dissociation of Ag and SiO2 is surrounded by a fused silica viscous sheath itself surrounded by silica sand grains. In this study we show that the main silica sand morphometric properties – granulometry, porosity, Darcy and Forchheimer coefficient – strongly influence the fuse operation. The measurements of the Darcy and Forchheimer coefficients is described, and the results are given for silica sand beads and glass sphere beads. The influence of the morphometric properties is discussed taking into consideration already published data concerning pressure, temperature and electron density of the plasma generated during the fuse operation

Magnetic Diagnosis of Gliding Arc

Gliding arc discharges are the topics of renewed interest in applications to a variety of chemical reactions. A gliding arc creates a weakly ionized gas ‘string' between two horn-shaped electrodes. The reacting gas introduced at the electrode base blows the arc string upwards. These devices can be applied in industry mainly for decontamination, general gas treatment and for surface treatment [1 – 5]. The diagnosis methods of gliding arc are based on the analysis of electrical and optical parameters (laser and fast camera) [6 – 8]. An original method based on the measurement of magnetic field at different points is presented