In-situ high-resolution measurement of RHF nuclear fuel plates' spacing

International audienceMost of the High Performance Research Reactors (HPRR) are made of plates undergoing a limited swelling during irradiation. Measuring the fuel thickness or the inter-plate distance is then a promissing way to obtain information on the fuel element irradiation history. The experimental constraints are however quite heavy due to the aimed resolution and the element geometry. In order to perform such measurements, a high resolution ultrasonic device was designed. It was thinned down to 1 mm in order to be inserted into the reactor water-channel. The system is then excited with a 120 MHz central frequency burst and the distance measurement is carried out through the ultrasonic waves' time of flight estimation. A series of experiments was performed on a full size irradiated fuel element of the "Institut Laue-Langevin" reactor proving the feasibility of real-time in-situ measurements

Conception d'un instrument ultrasonore haute fréquence pour la caractérisation des tissus biologiques sains et pathologiques

L'ensemble de ces travaux s'inscrit comme une première thèse à l'interface de domaines pluridisciplinaires et transverses : Biomédical - Acoustique - Electronique. Ce sujet de thèse est né dans le cadre d'une collaboration Bioacoustique (INSERM ERI 25 : Muscle et Pathologies, Dominique Mornet) soutenue par un programme pluri-formation. L'objectif du présent travail de thèse était de développer une méthode acoustique haute fréquence afin d'aider au diagnostic des pathologies musculaires. Nous avons montré, grâce à la conception d'un instrument acoustique haute fréquence et à la réalisation d'un capteur ultrasonore spécifique, que le paramètre atténuation acoustique était très sensible pour les applications biomédicales. Celle-ci permet une différenciation des pathologies musculaires. En effet, l'atténuation acoustique est directement liée au pourcentage de zone musculaire et au pourcentage de zone non musculaire (infiltration de fibrose et d'adipose). L'ensemble de ces travaux montre que cette méthode acoustique haute fréquence couplée à l'analyse de peaux déficientes en dystrophine ou déficientes en dysferline constitue un outil de diagnostic pour les pathologies musculairesThis study is a first thesis between transverse domains: Biomedical - Acoustics - Electronics at the MIRA (Micro RHéo Acoustique) research group of Institut d'Electronique du Sud, Montpellier II University. The purpose of this study is to develop a high frequency ultrasound tool to help the diagnostic of muscular pathologies. From the specific ultrasound sensor designing, we have shown that acoustical attenuation is a very sensitive parameter for biomedical applications. The correlation between physical and biological properties demonstrates that the acoustic attenuation is a relevant parameter to distinguish deficient muscles from normal muscles. Indeed, the acoustical attenuation is linked to the biochemical mixture : difference between muscular and non-muscular areas (fibrose and adipose). This high frequency ultrasound tool linked to dystrophin or dysferline deficient skin analysis constitutes a smart diagnostic tool for the muscular pathologiesMONTPELLIER-BU Sciences (341722106) / SudocSudocFranceF

Etude du vieillissement thermique de revêtements de peinture sur plaque par réflectométrie ultrasonore

La recherche de critères de vieillissement des revêtements de protection sur le long terme est nécessaire dans de nombreuses configurations industrielles. Ce travail présente l'étude de l'évolution de l'élasticité de revêtements de peinture sur plaque métallique par réflectométrie ultrasonore pour détecter de façon non destructive l'endommagement induit lors de tests de vieillissement thermique accéléré. La modélisation du pouvoir réflecteur permet d'identifier, dans une certaine gamme de fréquence, un mode particulier dont la valeur de l'angle critique est préférentiellement sensible à la rigidité de la couche en bon accord avec les tests réalisés sur des revêtements de 100 m de peinture sur plaque d'acier. Cette méthode est appliquée sur des échantillons étuvés à 80C et 110C durant 4000 heures. En fonction de la température, la mesure quotidienne de la position de cet angle critique permet de suivre le temps nécessaire au séchage complet des revêtements suite à l'évaporation du solvant. Au-delà, les variations de cette position angulaire indiquent, pour les modules élastiques de la peinture, une légère augmentation de moins de 2%. L'altération de la structure chimique détectée par mesures de température de transition vitreuse et de concentration de certains marqueurs (FTIR) se traduit donc par des modifications faibles d'élasticité nécessitant une résolution angulaire inférieure à 0,1. Pour mieux différencier la rigidité de ces échantillons suite au vieillissement thermique, la sensibilité nécessaire est obtenue en réalisant une excursion en température autour de l'ambiante de quelques C durant les mesures de réflectométrie.The determination of paint coating's ageing criteria after long term service is necessary in many industrial configurations. In this work, we have studied by ultrasonic reflectometry the evolution of the elasticity of paint coated on a metallic plate in order to detect in a non destructive way the damage induced by thermal accelerated ageing tests. The simulation of the reflection coefficient identifies a particular mode whose critical angle is preferentially sensitive to the elasticity of the paint layer in a particular range of frequency. This result is in agreement with experimental tests performed on 100 m thick paint coated on a steel plate. These samples are heated at 80C and 110C during 4000 hours. The everyday measurement of the evolution of the critical angle allows the identification of the time necessary to reach the complete drying of the paint coating. This parameter depends on the heating temperature. The total variations of these critical angular positions indicate a small increase less than 2% of the paint's elasticity moduli. In parallel, the change of the chemical structure is detected by the measurement of the glass transition temperature and the concentration of some markers identified by FTIR. This chemical change is linked to a small variation of elasticity implying an angular resolution less than 0.1. For an easier differentiation of the rigidity of these thermally aged coatings, an enhanced sensibility is obtained by changing the temperature during the reflectometry measurements.MONTPELLIER-BU Sciences (341722106) / SudocSudocFranceF

Table ronde : Comparaison des systèmes d'enseignement du Québec et de la France : les formations d'ingénieurs en France

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Diagnostic du vieillessement de la connectique encartable dorée bas-niveau

Cette étude a pour objectif de déterminer le type d'endommagement principal qui affecte la fiabilité des connecteurs encartables utilisés durant plusieurs décennies sur site industriel, pour ensuite tenter de concevoir un outil de diagnostic. La première partie de ce manuscrit rappelle les modèles liés à la théorie du contact électrique et dresse la liste des mécanismes de dégradation classiquement rencontrés dans les connecteurs à lames flexibles utilisés pour connecter les circuits imprimés. Les deuxième et troisième parties concernent l'expertise de l'état d'endommagement de lots de connecteurs rebutés après 10 à 30ans de service, par Microscopie à force atomique, MEB EDX, FTIR et analyse optique mais aussi par des techniques plus originales telles que la sonde de Kelvin et la Microscopie acoustique. Finalement, l'état de surface d'appui de ces connecteurs semble être principalement affecté par de la pollution et non des traces d'érosion, d'oxydation ou un décollement du revêtement doré. La quatrième partie présente un nouveau système de mesure de la résistance électrique de contact utilisant une lyre réelle appuyée de façon contrôlée sur la piste dorée à tester. Cette mesure en fonction de la force d'appui semble être assez reproductible pour fournir certains critères sensibles à la qualité d'un contact lyre/piste. De plus, nos observations et simulations par éléments finis montrent aussi le rôle capital de la lyre dans l'établissement du contact mécanique réel au sein d'un connecteur. Enfin, cette technique a été appliquée sur des surfaces conductrices étalons polluées par des dépôts de différentes épaisseurs réalisés à l'aide d'une tournette pour simuler la pollution précédemment identifiéeThe first part of this manuscript defines the models governing the theory of the electric contacts and also presents a list of known degradation mechanisms for spring contacts used for printed circuit boards. The second and third parts are dedicated to the surface state expertise of these male and female industrial connectors after long exploitation times (between 30 and 10 years) using on one hand, AFM, EDX BEM, IRTF and UV light analysis to identify the main degradation effects and on the other hand, Kelvin Probe and Acoustic Microscopy in an attempt to test new investigation tools. Pollution appears to be the most relevant default compared to erosion, oxidation or coating delaminations. The fourth part is dedicated to the conception and to the implementation of a measurement system of the electric contact resistance in a configuration similar to the real connector one. For that purpose, a HE9 pin is used to be pressed to the male contact part under test. The measure of the corresponding electric resistance is made according to the contact strength level which is adjustable and controlled. Lastly we reproduce pollutions mechanisms (by spin coating) since it has been highlighted previously as the main ageing process, in order to measure its impact on the contact resistance and also on the reliability of electrical contact. This study shows the interest of this kind of measurement to detect the ageing effects for spring contacts on printed circuit boardsMONTPELLIER-BU Sciences (341722106) / SudocSudocFranceF

Instrumentation acoustique de mesure vectorielle haute fréquence (application à la signature acoustique des matériaux par microscopie)

MONTPELLIER-BU Sciences (341722106) / SudocSudocFranceF

High frequency acoustic microscopy: application to non destructive characterisation and control of materials in nuclear industry

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Étude de l'efficacité des modes de Lamb dans la signature acoustique V(z) d'une couche mince par la théorie de la résonance

Experimental acoustic signatures measured on thin films are perturbated by an interference process between the different Lamb waves generated at various incident angular values. This disables the correct determination of the layer's acoustic parameters and for this reason, it is helpful to develop a powerful method to study the influence of each layer parameter on these modes. For this purpose, a technique based on the calculation of the half-height width on resonance peaks of the reflectance power has been elaborated. From these simulations, we may determine which modes will be more efficiently extracted from acoustic signatures for steel and glass films. This result has been confirmed experimentally using ultrasonic frequencies optimized versus the sample thicknesses for glass and steel plates. Indeed, from experimental acoustic signatures, we have next been able to retrieve the acoustic parameters of these samples.Les relevés expérimentaux des signatures acoustiques sur des couches minces sont difficiles à interpréter car tous les modes de Lamb générés à differents angles d'incidence vont interférer, ce qui rend impossible toute détermination des paramètres acoustiques de la couche. Il est alors nécessaire de mettre en oeuvre une méthode d'analyse rapide afin d'étudier l'influence de chacun des paramètres de la couche sur ces modes afin de déterminer les conditions optimales de mesure. La méthode d'analyse basée sur la détermination de la largeur à mi-hauteur des pics de résonance du pouvoir réflecteur est un moyen original de résolution du problème direct, qui permet de montrer que certains modes sont plus efficaces que d'autres, et donc plus faciles à détecter sur les signatures expérimentales. Grâce aux résulats théoriques obtenus, les fréquences d'observation ont pu être optimisées pour des épaisseurs de plaques d'acier et de verre utilisées dans la partie expérimentale de ce travail. De ces mesures et en utilisant notre modèle de simulation de la signature acoustique, nous avons résolu le problème inverse et ainsi avons pu déterminer les paramètres acoustiques de ces couches

Étude de l'efficacité des modes de Lamb dans la signature acoustique V(z) d'une couche mince par la théorie de la résonance

Les relevés expérimentaux des signatures acoustiques sur des couches minces sont difficiles à interpréter car tous les modes de Lamb générés à differents angles d'incidence vont interférer, ce qui rend impossible toute détermination des paramètres acoustiques de la couche. Il est alors nécessaire de mettre en oeuvre une méthode d'analyse rapide afin d'étudier l'influence de chacun des paramètres de la couche sur ces modes afin de déterminer les conditions optimales de mesure. La méthode d'analyse basée sur la détermination de la largeur à mi-hauteur des pics de résonance du pouvoir réflecteur est un moyen original de résolution du problème direct, qui permet de montrer que certains modes sont plus efficaces que d'autres, et donc plus faciles à détecter sur les signatures expérimentales. Grâce aux résulats théoriques obtenus, les fréquences d'observation ont pu être optimisées pour des épaisseurs de plaques d'acier et de verre utilisées dans la partie expérimentale de ce travail. De ces mesures et en utilisant notre modèle de simulation de la signature acoustique, nous avons résolu le problème inverse et ainsi avons pu déterminer les paramètres acoustiques de ces couches

Capteur ultrasonore multiélement dédié à la caractérisation quantitative haute résolution

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