title: The Potential for Energy Extraction from Flutter

title: Le potentiel d'extraction d'énergie de flottement

subject:
Flutter
Non-linear Aeroelasticity
Unsteady Aerodynamics
Renewable Energy

abstract:
The power generated by the movement of the Earth’s atmosphere is estimated to be
hundreds of terrawatts. As a result, there has been particular interest in wind power generation.
The high cost-factor, requirement for large towers, noise concerns, threat to birds of horizontalaxis
wind turbines, along with basic engineering curiosity, have motivated the development of
flapping (reciprocating) mechanisms to extract energy from the wind. The focus of this research
is on alternative sustainable energy extraction from reciprocating oscillating airfoils, since there
is energy available to be extracted from the flow through flutter induced Limit Cycle Oscillations
(LCOs). Flutter is an aeroelastic dynamic phenomenon generally resulting from the loss of
stability about an equilibrium point. The amount of energy extractable by a reciprocating device
depends on its aeroelastic response, and on the underlying physical tenets of the flutter.
Indeed different flutter types exist, specifically coupled and stall. The difference in
behaviour between both types of flutter is still not well understood, specifically in the non-linear
regime. Due to the non-linear behaviour of stall flutter, and LCOs in general, analytical solutions
are limited. Therefore, studies exploring LCO behaviour due to flutter are for the most part
limited to experimental investigations. The study in this thesis investigates the energy extraction
potential and aeroelastic response of stall flutter and coupled flutter induced LCOs. Experiments
were conducted using the aeroelastic rig located at the large recirculating wind tunnel at RMC.
The responses from two different elastic axis locations were recorded, with varying frequency
ratios and increasing Reynolds numbers for each. The steady state LCO responses in pitch and
heave were recorded using rotary potentiometers.
The highest efficiency values were found to be produced by coupled flutter induced
LCOs. Although further investigation is required, the results suggest that the degree of structural
coupling between two degrees of freedom influences the aerodynamic efficiency of a
reciprocating device. Both types of flutter produced LCO trends that varied with frequency ratio.
Both types of flutter induced LCOs also produced well-behaved oscillations for certain
configurations which resembled Simple Harmonic Motion (SHM). For frequency ratios away
from one, the two-degree-of-freedom stall flutter induced LCO response closely follows the onedegree-
of-freedom case. For these cases, the pitch motion drives the heave motion. Stall flutter
LCO responses for frequency ratios close to one experienced a resonance-like phenomenon
resembling lock-in phenomenon.

abstract:
L’énergie générée par le mouvement de l'atmosphère terrestre est estimée d’être en
centaines de terrawatts. En conséquence, la production d'énergie éolienne a suscité un intérêt
particulier. Le facteur de coût élevé, la nécessité de hautes tours, les problèmes de bruit, la
menace pour les oiseaux des éoliennes à axe horizontal, ainsi qu’une curiosité en ingénierie, ont
motivé le développement des éoliennes alternatives. Cette recherche se concentre sur l'extraction
d'énergie à partir de profils aérodynamiques en mouvement oscillants alternatifs, car il y a de
l’énergie disponible pour être extraite de l’écoulement à travers les oscillations à cycle limite
(LCO) induits par le flottement. Le flottement est un phénomène aéroélastique résultant
généralement de la perte de stabilité autour d’un point d’équilibre. La quantité d’énergie
extractible par une éolienne alternative dépend de sa réponse aéroélastique, et sur les principes
physiques sous-jacents du flottement.
Deux types de flottement existent, précisément le flottement par couplage et le flottement
de décrochage. La différence entre les deux types de flottement n’est pas encore bien comprise,
particulièrement dans le régime non linéaire. Les solutions analytiques pour les LCO induits par
le flottement sont limitées, en raison du comportement non-linéaire inhérent. Par conséquent, les
études explorant le comportement des LCO dues au flottement sont limitées à des investigations
expérimentales pour la plupart. L’investigation menée dans cette thèse entrevoit le potentiel
d’extraction d’énergie et le comportement aéroélastique des LCO induites par le flottement par
couplage et le flottement de décrochage. Des expériences ont été menées dans la grande
soufflerie à recirculation du CMR. Les réponses provenant de deux emplacements d’axes
élastiques différents ont été notées, avec des rapports de fréquence et des nombres de Reynolds
variables pour chacun. Les réponses du tangage et du pilonnement de LCO ont été enregistrées à
l’aide de potentiomètres rotatifs.
Les valeurs d’efficacité les plus élevées se sont révélées être produites par des LCO
induites par flottement couplés. Plus d’études sont nécessaires, mais les résultats préliminaires
suggèrent que le degré de couplage structural entre deux degrés de liberté influence l’efficacité
aérodynamique d’une éolienne alternative. Les deux types de flottement ont produit des
tendances de LCO variant avec le rapport de fréquence. Les deux types de LCO induits par le
flottement produisaient également des oscillations qui se comportaient bien pour certaines
configurations qui ressemblaient des oscillations harmoniques. Pour les rapports de fréquence
qui n’égalent pas un, la réponse LCO de flottement de décrochage à deux degrés de liberté
ressemble au comportement produit par un degré de liberté. Pour ces cas, le mouvement de
tangage entraîne le mouvement de pilonnement. Les réponses LCO du flottement de décrochage
pour des rapports de fréquence proches d’un ont présenté un phénomène de résonance
ressemblant à un phénomène d’accrochage.


title: PHYTOEXTRACTION OF WEATHERED DDT-CONTAMINATED SOIL AT POINT PELEE NATIONAL PARK USING NATIVE AND NATURALIZED WEED SPECIES

title: PHYTOEXTRACTION DE SOL MÉTÉORISÉ CONTAMINÉ PAR LE DDT AU PARC NATIONAL POINT PELEE EN UTILISENT DES ESPÈCES MAUVAISES HERBES INDIGÈNES ET NATURALISÉES

contributor: Royal Military College of Canada / Collège militaire royal du Canada

subject:
Phytoextraction
Dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT)
Point Pelee National Park (PPNP)
Cucurbita pepo cv. Howden
Wild grown native weed species

abstract: Phytoextraction is a potential remediation technique for low to moderate levels of dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT)-contaminated soil. Identification of new species as phytoextractors of DDT is a vital step in establishing phytoextraction as a commercially-viable and environmental-friendly remediation technique. Thirteen of native and naturalized weed species were investigated both in field and greenhouse studies using DDT-contaminated soil from Point Pelee National Park (PPNP), ON, Canada. A screening study established the extraction capabilities of nine wild growing species and determined that four of these Trifolium pratense, Symphyotrichum novae-angliae, Solanum ptycanthum Dun. Verbascum thapsus have a higher DDT extraction potential than the known DDT phytoextractor Cucurbita. pepo ssp. pepo cv. Howden assuming plants are grown at optimal densities. A subsequent field trial was conducted using three native weed species and C. pepo at PPNP in low (291 ng/g), moderate (5083 ng/g) and high (10192 ng/g) DDT-contaminated sites. This study determined that two native species i.e. Schizachyrium scoparium and Panicum virgatum had higher shoot DDT extractions than C. pepo at the high DDT-contaminated site. An interesting and unique finding was that, DDT uptake of C. pepo is concentration dependent with a maximum uptake observed at a threshold soil DDT ~5000 ng/g. In contrast, such threshold soil DDT concentration was absent for weed species where uptake increases linearly with increasing soil DDT concentration. A final  greenhouse study using four perennial native and naturalized weed species in low (2300 ng/g) and high (17500 ng/g) DDT-contaminated soils collected from PPNP, further demonstrated that weed species are capable of significant DDT phytoextraction Trifolium pratense in both low and high DDT-contaminated soil regardless of growing conditions exceeded C. pepo extraction by considering optimum planting density. Hence, it can be summarized that native (or naturalized) weed species show significant potential/prospect as phytoextractors of DDT, especially at ecologically sensitive sites where it is important to minimize habitat disturbance. It is noted that this is the first comprehensive study of DDT phytoextraction using of native weed species.

abstract: La phytoextraction est une technique pouvant remédier les sols contaminés avec des niveaux faibles à modérés de dichlorodiphenyltrichloroéthane (DDT). L’identification de nouvelles espèces ayant la capacité de phytoextraire le DDT est une étape essentielle dans l'établissement de la phytoextraction comme technique de remédiation commercialement viable et respectueuse de l'environnement. Treize espèces d’herbes indigènes et naturalisées ont été étudiées dans des essais in-situ et dans une serre avec des sols contaminés au DDT provenant du parc national de la Pointe-Pelée (PNPP), ON, Canada. Une évaluation préalable a permis de déterminer les capacités d'extraction de neuf espèces sauvages et a démontré que quatre de ces espèces, Trifolium pratense, Symphyotrichum novae-angliae, Solanum ptycanthum Dun. et Verbascum thapsus ont un potentiel d'extraction de DDT plus élevé que le phytoextracteur de DDT connu, Cucurbita pepo ssp pepo cv. Howden, lorsqu’elles sont cultivées à des densités optimales. Par la suite, une étude in-situ au PNPP a été réalisée avec trois espèces d’herbes indigènes ainsi que C. pepo dans des sols contaminés avec des concentrations : faible (291 ng/g), modérée (5083 ng/g) et haute (10,192 ng/g) de DDT. À la lumière de cette étude, les pousses de deux espèces indigènes, Schizachyrium scoparium et Panicum virgatum, ont extrait plus de DDT que C. pepo au site ayant la plus haute concentration de contaminant. Il est intéressant de noter que l’absorption de DDT par C. pepo dépend de la concentration de DDT dans le sol et que l’absorption maximale a été observée à un seuil de ~5 000 ng/g DDT. En revanche, un tel seuil n’a pas été observé avec les espèces d’herbes indigènes, l'absorption a augmenté de façon linéaire avec la concentration de DDT dans le sol. Une dernière étude conduite avec quatre plantes vivaces indigènes et naturalisées cultivées en serre dans des sols du PNPP contaminés avec des concentrations de DDT faible (2300 ng/g) et haute (17,500 ng/g) a démontré que les espèces d’herbes ont été en mesure de phytoextraire le DDT de façon significative. Trifolium pratense cultivé dans les sols contaminés avec de faibles et hauts niveaux de DDT, peu importe les conditions de croissance, a dépassé la capacité de phytoextraction de C. pepo en tenant compte de la densité de plantation optimale. Par conséquent, il a été conclu que les espèces d’herbes indigènes (ou naturalisés) montrent un potentiel significatif pour phytoextraire le  DDT, en particulier sur les sites écologiquement sensibles où il est important de réduire au minimum la perturbation de l'habitat. Il est à noter que ceci est la première étude complète traitant de la phytoextraction du DDT par des espèces d’herbes indigènes.


title: Predicting the Effects of Dent Size on the Stress in Aluminum Honeycomb Aircraft Panels Subject to Low-Velocity Impact Damage

title: Prédiction des effets de la taille d'indentation sur les contraintes dans les panneaux d'aéronef en aluminum en nid d'abeille soumis à des dommages d'impact à faible vitesse

subject:
finite element
honeycomb sandwich panel
residual strength
low-velocity impact

abstract: Aluminum honeycomb sandwich structures are commonplace in aerospace applications due to their high in-plane strength and bending stiffness-to-weight ratio. A disadvantage of these structures is that they are susceptible to indentation from tool drops, hail, and runway debris occurring during maintenance, taxiing, or takeoff due to their poor out-of-plane resistance to deformation. Current literature states that impact damage can result in significant losses in residual strength, but studies featuring dented metal panels subjected to fatigue loading, tension, and bending are lacking. Furthermore, there are no comprehensive studies that identify the primary damage characteristics affecting the residual strength of metallic sandwich panels. The current work presents a method for predicting post-impact face sheet stresses for a panel loaded in tension using finite element (FE) modelling. Specifically, a two-stage loading simulation consisting of a dynamic impact event followed by an applied tensile load was used for determining the effects of dent diameter and depth on the increases in stress in the dented region of the impacted face sheet. It was determined that it was the degree of core damage associated with the dent and not the dent geometry specifically that had an effect on the face sheet stresses in tension. Material failure in the damaged core caused the tensile load to pass through the dented face sheet rather than the core, resulting in a larger percent increase in stress versus a panel with less core damage.


title: Characterization and Environmental Risk Assessment of a Wastewater Treatment Lagoon Located at the Canadian Armed Forces 17 Wing Detachment Dundurn

title: Caractérisation et évaluation des risques environnementaux associés à une lagune de traitement des eaux usées située au Détachement Dundurn de la 17e Escadre des Forces armées canadiennes

subject:
Wastewater
Environmental Risk
Wastewater Treatment Lagoon
Site Characterization
Hydrogeological Model
Water Sampling

abstract:
Stabilization of wastewater by wastewater treatment lagoon systems is popular across the world for use by small communities, including in Canada. According to Statistics Canada and Infrastructure Canada (2016), 49.7% (1244 facilities) of all publicly owned wastewater treatment facilities in Canada are lagoon systems. These types of systems are also used at several military bases within the Canadian Armed Forces (CAF). Lagoon systems do not require complex infrastructure and chemical additives needed in conventional treatment facilities and if operated effectively, result in low-maintenance and low energy requirements, whilst meeting current effluent discharge regulations. Despite their mechanical simplicity, there are complex chemical, biological, and physical processes which occur within lagoon systems that can be negatively influenced by site-specific factors including climatic elements, hydrogeological parameters, and inflow content & volume.
The research presented herein consists of an investigation of the CAF 17 Wing Detachment Dundurn’s wastewater treatment lagoon system. This system was constructed in 1988 with selected components dating back to the original 1941 sewage treatment system and is approaching the end of its service life. The aim of the research was to characterize the facility and conduct an environmental risk assessment associated with its continued operation. The lagoon is situated on silty sand and the groundwater is under the direct influence of surface water at a depth of 6.5 m to 9.5 m below grade. The lagoon is only approximately 900 m from the existing source water wells. The methodology employed includes a holistic source water to effluent approach to examine the lagoon system with the intent of increasing the effectiveness of the effluent’s treatment whilst also reducing the possibility of contaminants influencing the source water as well as migrating off-site. In this regard, numerical modelling of groundwater flow and effluent transport, a field study, and stakeholder consultations have been conducted. An assessment of possible environmental concerns associated with contaminating neighbours’ nearby wellheads, a reassessment of current sampling requirements, an examination of the lagoon’s self-containment, and an analysis of the overall effectiveness of the system were also undertaken. The proposed solutions outlined in this document aims to improve and/or optimize the lagoon’s wastewater treatment performance and its reliability in producing an economical effluent of acceptable quality that meets or surpasses the regulatory environmental framework.

abstract:
La stabilisation des eaux usées par lagune est une méthode populaire pour les petites communautés à travers le monde, incluant au Canada. Selon Statistique Canada et Infrastructure Canada (2016), 49.7% (1244 installations) de toutes les installations de traitement des eaux usées publiques au Canada emploient des lagunes. Ces types de systèmes sont également utilisés dans diverses installations des Forces armées canadiennes (FAC). Le traitement des eaux usées par lagune ne requiert aucune infrastructure complexe ni des additifs chimiques typiquement nécessaires pour les usines d’assainissement conventionnelles. Si elles sont exploitées adéquatement, les lagunes nécessitent peu d’entretien et ont un besoin énergétique minime, tout en restant conforme aux exigences réglementaires actuelles. Malgré leur simplicité mécanique, plusieurs procédés chimiques, biologiques et physiques ont lieu dans les systèmes à lagune. Ces procédés complexes peuvent être négativement influencés par des facteurs propres au site tels que des facteurs climatiques, paramètres hydrologiques ainsi que la qualité et volume de l‘eau brute.
La recherche présentée dans ce document porte sur une investigation du système de lagunes de traitement des eaux usées du détachement Dundurn de la 17e Escadre des FAC. Ce système construit en 1988, avec certaines composantes datant du système d’assainissement original construit en 1941, approche la fin de sa durée de vie utile. L’objectif de cette recherche est de présenter les caractéristiques de l’installation et effectuer une évaluation du risque environnemental associé avec son exploitation continue. La lagune est située sur du sable silteux et la nappe phréatique a une profondeur de 6.5 m à 9.5 m. Cette nappe phréatique est directement influencée par les eaux de surfaces. De plus, une distance de seulement 900 m sépare la lagune des puits d’eau potable. La méthodologie employée inclue une approche de source à effluent pour l’étude du system avec l’intention d’évaluer l’efficacité du traitement ainsi que le risque d’infiltration de contaminant dans l’eau de source et leur mobilisation hors site. À cet effet, de la modélisation numérique, une étude sur le terrain et des consultations avec les parties intéressées ont été réalisées. De plus, une étude environnementale du risque de contamination des puits avoisinants, une réévaluation des besoins d’échantillonnages, un examen de la capacité de la lagune à contenir l’eau usée et une étude de l’efficacité globale de l’installation a également été réalisée. Les propositions présentées dans ce document visent a amélioré la performance et la fiabilité de la lagune ainsi que produire un effluent économique surpassant les exigences réglementaires.


title: REDESIGN AND EVALUATION OF A COMBUSTION CHAMBER FOR A TURBOSHAFT ENGINE

title: RECONCEPTION ET ÉVALUATION D’UNE CHAMBRE À COMBUSTION D’UN TURBOMOTEUR

subject:
Allison 250
Combustion
Combustion Chamber
Gas Turbine Engine
Pattern Factor
Rolls-Royce M250
Temperature Profile

abstract: The two inlets to the reverse flow combustion chamber of the Rolls-Royce (Allison) Model 250 turboshaft gas turbine produce a non-uniform temperature profile that is exacerbated by inlet flow distortion caused by the compressor. A new combustion chamber was designed to improve the exit temperature profile even with distorted inlet mass flow rate conditions. This liner includes a swirl-stabilized recirculation region, a smaller diameter, improved cooling devices and air distribution but is the same length as the original design. The new design’s exhaust temperature profile was measured on a test rig composed of mostly original engine parts and simulated a 3000 m altitude cruise condition by matching Mach number, fuel-to-air equivalence ratio, and fuel droplet Sauter mean diameter. The average non-dimensional temperature rise using the new liner was lower than the original, 0.906 compared to 0.931 and the pattern factor increased from 0.256 for the original to 0.379 for the new design. However both of these values were hardly influenced by inlet distortion when using the redesigned liner.

abstract: Les deux entrées de la chambre à combustion du moteur Rolls-Royce (Allison) Model~250, produisent un champ de température non-uniforme qui est exacerbé par un écoulement inégal provenant du compresseur. Une nouvelle chambre fut conçue dans le but d'améliorer le champ de température même lors d'inégalité de débit à son entrée. Cette chambre inclus une zone de recirculation, un plus petit diamètre, un système de refroidissement et de distribution d'air améliorer mais est de la même longueur que l'originale. Le champ de températures de la nouvelle chambre fut évalué sur un montage composé presqu'entièrement de pièces du moteur originale et simulant une croisière à 3000 m d'altitude en assurant la similitude du nombre de Mach, de la richesse et du diamètre moyen de Sauter des gouttelettes de carburant. Le champ de température à la sortie de la nouvelle chambre est similaire à celle originale mais n'est pas influencé par l'écoulement inégal du compresseur. La moyenne de l’augmentation de la température adimensionnelle produite par la nouvelle chambre est plus petite que celle originale, 0.906 comparé à 0.931, et le pattern factor est plus grand, passant de 0.256 du design original à 0.379 pour la nouvelle chambre. Par contre, ces deux paramètres demeurent presqu’inchangés par un écoulement inégal à l’entrée.


title: MULTICOLOUR PHOTOMETRIC MONITORING OF ACTIVE GEOSTATIONARY SATELLITES: INVESTIGATING THE EFFECTS OF THE SPACE ENVIRONMENT

title: SURVEILLANCE PHOTOM ETRIQUE MULTI-COULEUR DE SATELLITES G EOSTATIONNAIRES:  ETUDE SUR LES EFFETS DE L'ENVIRONNEMENT SPATIAL

format: application/pdf application/pdf

subject:
Multicolour broadband photometry
geostationary satellite
GEO satellite
light curves
colour indices
space situational awareness

abstract:
Multicolour broadband photometry has been used extensively to characterize artificial Earth-orbiting satellites, but relatively few studies have been
dedicated to measuring the e ffects of the space environment on the spectral reflectance of satellite materials. The studies that have been undertaken mainly focused on inactive unstabilized satellites which resulted in an unknown, and constantly changing, illumination and observational geometry. As a consequence, it was very diffi cult to determine which satellite surfaces and materials were reflecting sunlight to the sensor when a measurement was taken. To address this shortcoming, an observational experiment was conducted using active geostationary (GEO) satellites with a fi xed attitude, and thus known
illumination and observational geometries. The aim of this experiment was to assess whether multicolour broadband photometry could be used to measure the eff ects of the space environment on the spectral reflectance of these satellites. Multicolour photometric measurements were taken, during 16 nights between late June and late October 2015, of  five similar active GEO satellites
with di fferent launch dates (Galaxy-3C (2002), Spaceway-1 (2005), Spaceway-
3 (2007), DirecTV-10 (2007), and DirecTV-12(2009)). From these measurements, light curves and time-resolved colour indices were generated. The results suggested that older satellites had an increased spectral refectance
at longer wavelengths. This was consistently observed in the R-I colour index. In the process of conducting this experiment, it was found that that the light curves of identical GEO satellites shared some similarities, but diff ered in structure and magnitude. In addition, a modeled specular re
ection analysis technique was developed to support the aim of the thesis. These results
indicated that it is possible to constrain the physical origin of many of the observed light curve features. Overall, this work contributes to the fi eld of space situational awareness by expanding the current capabilities of multi-colour broadband photometry to measure the e ffects of the space environment on the spectral reflectance of satellite materials.

abstract:
La photom etrie couleur  a large bande a  et e grandement utilis ee pour caract eriser satellites arti ciels en orbite terrestre, mais relativement peu d' etudes ont  et e consacr ees  a la mesure des eff ets de l'environnement spatial sur la
r efectance spectrale des mat eriaux retrouv ees  a la surface de satellites. Les  etudes qui ont  et e entreprises avaient principalement pour objectifs d' etudier des satellites inactifs non-stabilis es ayant pour cons equence que la g eom etrie d'illumination et d'observation  etait variable et inconnue. Donc, il n' etait pas possible de conclure quelles surfaces des satellites r ef echissaient la lumi ere solaire au t elescope. A n de contrer ce probl eme, une exp erience observationnelle fut mise sur pied dans laquelle les sujets  etaient tous des satellites
g eostationnaires (G EO) ayant une orientation stable et donc une g eom etrie d'illumination et d'observation connue. Le but de cette exp erience  etait de d eterminer si la photom etrie couleur  a large bande pouvait ^etre utilis ee pour  etudier les eff ets de l'environnement spatial sur la r efectance spectrale des G EO qui ont une orientation  xe avec une g eom etrie d'illumination et d'observation. Lors de 16 nuits entre les mois de juin et octobre 2015, des mesures de photom etrie couleur ont  et e prises de cinq satellites G EO actifs ayant des plateformes semblables mais qui ont  et e plac es en orbite terrestre  a diff  erentes dates (Galaxy-3C (2002), Spaceway-1 (2005), Spaceway-3 (2007),
DirecTV-10 (2007), and DirecTV-12(2009)).  A
partir de ces mesures, des courbes photom etriques et des indices de couleurs furent cr ees. L'analyse de l'indice de couleur R-I indique que les satellites ayant pass e le plus de temps
en orbite terrestre d emontrent une augmentation de leur r efectance spectrale dans les longueurs d'onde plus longue. L'analyse des courbes photom etriques a par ailleurs montr ee que les satellites G EO ayant une plateforme semblable
ont des signatures photom etriques similaires hors avec des di  erences dans leur structure et intensit e. De plus, pour mieux comprendre les r esultats, unmod ele de la r efexion sp eculaire fut  elabor e. Ce mod ele fut utilis e a n de contraindre l'origine de certains traits observ es sur les courbes photom etriques. En g en eral, le travail pr esent e dans ce document contribue au domaine de la connaissance de la situation spatiale en  elargissant le spectre d'information pouvant etre recueillie de la photom etrie couleur a n de mesurer les eff ets de l'environnement spatial sur la r efectance spectrale de satellites.


title: DETECTION OF LOW-VELOCITY IMPACT DAMAGE IN CARBON FIBER SANDWICH PANELS USING INFRARED THERMOGRAPHY

title: DETECTION DE DOMMAGE DU A L’IMPXR A BASSE VITESSE DANS DES PANNEAUX SANDWICHES FIBRES DE CARBONE UTILISANT LA THERMOGRAPHIE INFRAROUGE

subject:
low-velocity impact
impact à faible vitesse
composites
composites
sandwich panels
panneaux sandwich
drop-weight impact
essai d'impact par chute
characterization
caractérisation
CFRP
PRFC
honeycomb
nid d’abeilles
BVID
BVID
dent relaxation
détente à long terme
infrared thermography
thermographie infrarouge

abstract:
An aircraft is subjected to a variety of different types of damage while in flight or undergoing
maintenance on the ground, the need to quickly and efficiently detect the induced damage is
necessary before it can evolve into a safety concern. Most modern day aircraft take advantage
of composite materials to reduce the overall mass of a component, while adding strength and
durability. Due to the nature of composite face sheet honeycomb panels, accidental impacts
from tool drops, runway debris, hail and bird strikes can cause internal damage to the
honeycomb core, while leaving no evidence of an impact on the surface.
Innovative inspection methods are required to investigate damage and provide general
checkups of these newer composite materials and structures. Infrared thermography has
emerged as a promising non-destructive inspection method in many industries due to its
relatively fast and inexpensive ability to detect subsurface anomalies and damage.
This research looks at composite face sheet honeycomb panels and infrared thermography’s
capabilities in detecting low velocity impact damage such as delaminations, disbonds, core
crushing, water ingress and microcracking of the face sheet. Composite face sheet honeycomb
test panels were manufactured using pre-impregnated carbon fiber plies with an aluminum
honeycomb core material. Using a drop-weight impact tower, the test panels were subjected to
a range of impact energies to simulate different types of damage due to low velocity impact.
The impact locations were non-destructively inspected using 3D laser scanning, Eddy current
testing and infrared thermography, and then destructively sectioned and observed using
microscopy.
Seven studies were conducted that focused on testing active infrared thermography’s
capabilities in detecting different types of induced damage such as core crush, disbonds, ply
delaminations and core separation. Passive infrared thermography was also investigated for its
ability to detect water ingress within individual honeycomb cells.
It was shown that IR thermography is capable of detecting small voids that exist within the face
sheet or honeycomb core. These can range from a delamination occurring in-between plies, to a
slice occurring in the honeycomb cell wall. It also performed exceptionally well at detecting
trapped water or ice within the honeycomb cells using passive IR thermography.

abstract:
Un aéronef subit divers types de dommages en vol ou en cours de maintenance au sol. Il est
donc nécessaire de détecter rapidement et efficacement les dommages induits avant que ceuxci ne deviennent un problème de sécurité. La plupart des aéronefs modernes tirent parti des
matériaux composites pour réduire la masse totale d'un composant, tout en lui apportant la
résistance et la durabilité. En raison de la nature des matériaux composites sandwiches à nid
d'abeilles, les impacts accidentels dus aux chutes d'outils, aux débris de piste, à la grêle et aux
impacts d'oiseaux peuvent endommager l’âme du panneau à nid d'abeilles tout en ne laissant
aucune trace d'impact en surface.
Des méthodes d’inspection novatrices sont nécessaires pour étudier les dommages et effectuer
des contrôles généraux de ces nouveaux matériaux et structures composites. La thermographie infrarouge est apparue comme une méthode d'inspection non destructive prometteuse dans de nombreux secteurs en raison de sa capacité relativement rapide et peu coûteuse à détecter les anomalies et les dommages sous la surface.
Cette recherche examine les panneaux composites à nid d'abeilles et les capacités de
thermographie infrarouge pour détecter les dommages par impact à basse vitesse tels que les
délaminages, les décollements (décohésion), l’écrasement de l’âme, les infiltrations d'eau et la
microfissuration des peaux. Des panneaux composites à nid d'abeilles de test ont été fabriqués à l'aide des peaux en couches de fibres de carbone pré-imprégnées avec l’âme en nid
d'abeilles dont le matériau de base l’aluminium. À l'aide d'une tour de chute libre d'impact à
faible poids, les panneaux d'essai ont été soumis à une gamme d'énergies d'impact afin de
simuler différents types de dommages d’impact à basse vitesse. Les emplacements d'impact
ont été inspectés de manière non destructive à l'aide d'un balayage laser 3D, de tests par
courants de Foucault et de thermographie infrarouge, puis ont été sectionnés et observés de
manière destructive à l'aide d'une microscopie.
Sept études ont été menées sur les capacités de la thermographie infrarouge active à détecter
différents types de dommages induits, tels que l'écrasement de l’âme, le décollement, le
délaminage des plis et la séparation de l’âme. La thermographie infrarouge passive a
également été étudiée pour sa capacité à détecter la pénétration d'eau dans des cellules
individuelles du nid d'abeilles.

Il a été démontré que la thermographie infrarouge est capable de détecter les petits défauts
existant dans la peau ou l’âme à nid d'abeilles. Ceux-ci peuvent aller d'un délaminage se
produisant entre les couches à une coupure se produisant dans la paroi de la cellule du nid
d'abeille. La thermographie infrarouge passive a également permis de détecter
exceptionnellement l'eau ou la glace piégée dans les cellules du nid d'abeilles.


title: A Novel Apparatus Design, Experimental Methods and Validation for Temperature Controlled Directional Crystallization of High-Pressure Gas Hydrate Systems

title: Conception d'un réacteur novateur, méthodes expérimentaux et validation pour la  cristallisation dirigée d'hydrates gazeux à haute pression

subject:
gas hydrate
directional crystallization
directional solidification
high pressure

abstract: A novel, high-pressure, bilateral temperature control stage (HP-BTCS) was developed to study gas hydrate growth and dissociation. The design allowed for tight control of the crystallization substrate temperature, independent of the ambient conditions. Using the HP-BTCS, methane hydrate formation was investigated on a surface with a uniform temperature and on a surface with a constant temperature gradient. The uniform temperature experiments showed a previously unreported transition point in methane hydrate morphology and displayed closely reproducible film morphologies. A single temperature-gradient experiment showed transitions in morphology with respect to driving force. These transitions were found to be consistently reproducible, and occurred due to a change from continuous crystal growth to polycrystalline adhesive type growth. The temperature gradient was also used to control solid-liquid interface position during gas hydrate dissociation. The controlled dissociation allowed for stationary observations of hydrate-liquid-vapour (H-L-V) equilibrium, providing a simple and fast method for phase equilibrium measurements. The temperature gradient was used to correlate film velocity (apparent growth kinetics) and supercooling.  Thus, the ability to observe gas hydrate growth on tightly controlled temperature gradients was found to reduce multi-trial methods to a single experiment that: (1) quantifies morphology/growth mechanism transitions with respect to temperature, (2) measures the H-L-V equilibrium temperature at the experimental pressure, and (3) correlates the apparent kinetics with respect to temperature. This could provide a quick way to screen the agglomeration, thermodynamic and kinetic effects of a potential hydrate inhibitor/promoter.

abstract: Une nouvelle platine avec contrôle bilatérale de la température à haute pression, (PCBT-HP) a été conçue pour étudier la croissance des hydrates de gaz ainsi que leur dissociation. Le concept innovateur a permis un contrôle strict de la température du substrat de cristallisation, indépendamment des conditions ambiantes. En utilisant la PCBT-HP, la formation d'hydrate de méthane a été étudiée sur une surface avec une température de surface uniforme et sur une surface avec un gradient de température constant. Les expériences de température uniformes ont montré un point de transition précédemment non déclarées dans la morphologie de l'hydrate de méthane et ils sont affichés des morphologies de films étroitement reproductibles. Une seule expérience avec un gradient de température a permis de monter transitions dans la morphologie par rapport à la force d'entrainement. Ces transitions sont avérées être toujours reproductibles et ils se sont produites en raison d'un changement de croissance des cristaux continue à une croissance polycristalline de type adhésif. Le gradient de température a également été utilisé pour contrôler la position de l'interface solide-liquide au cours de la dissociation des hydrates gazeux. Le réglage de la dissociation a permis des observations stationnaires de l'équilibre hydrate-liquide-vapeur (HLV), fournissant une méthode simple et rapide pour les mesures d'équilibre de phase. Le gradient de température a été utilisé pour établir une corrélation entre la vitesse du film (cinétique de croissance apparente) et le sur-refroidissement. Ainsi, la capacité d'observer la croissance des hydrates de gaz sur des gradients de température étroitement contrôlés réduit les méthodes multi-essais à une seule expérience qui : (1) quantifie les transitions morphologie/mécanisme de croissance par rapport à la température, (2) mesure la température d'équilibre HLV à la pression expérimentale et (3) corrèle la cinétique apparente en fonction de la température. Cela pourrait fournir un moyen rapide pour dépister l'agglomération, ainsi que les effets thermodynamiques et cinétiques d'un potentiel inhibiteur / promoteur des hydrates gazeux.


title: DEVELOPMENT OF RAPID METHODOLOGIES FOR THE DETERMINATION OF STRONTIUM-90 IN WATER USING TRIPLE-TO-DOUBLE COINCIDENCE RATIO (TDCR) ČERENKOV COUNTING AND LIQUID SCINTILLATION ASSAY TECHNIQUES

title: DÉVELOPPEMENT DE MÉTHODOLOGIES RAPIDES POUR LA DÉTERMINATION DE STRONTIUM-90 DANS L’EAU À L’AIDE DE TECHNIQUES DE COMPTAGE D’ÉMISSION ČERENKOV PAR RAPPORT DE COÏNCIDENCE TRIPLE-À-DOUBLE (RCTD) ET DE MÉTHODES D’ANALYSE PAR SCINTILLATION LIQUIDE

subject:
Strontium-90
Yttrium-90
Seawater
Cerenkov counting
Liquid scintillation counting
Fukushima

abstract:
Strontium-90 (90Sr) is an anthropogenic contaminant that is present in the environment from spent nuclear fuel, radioactive waste, and atmospheric fallout from nuclear weapon tests and major nuclear incidents. Strontium-90 is one of the most hazardous and radiotoxic radioisotopes, due to its relative long half-life and high mobility in the environment. Because of its significant health hazards, 90Sr needs to be measured accurately. The radioanalytical capabilities for the determination of 90Sr in the environment are challenged by matrix interferences, which often result in less effective, long, and tedious determination methods. Moreover, a number of shortcomings were found in the current seawater 90Sr methods following the Fukushima Daiichi nuclear power accident in March 2011. Thus, the need for effective, rapid, and simple procedures is on-going.
In the present dissertation, the advancements in modern technologies were used to minimize some of the gaps in current radioanalytical capabilities used for the determination of 90Sr in water. The present work considered techniques at moderate and low levels of detection, and in each case undertook to produce methodologies with increased speed of analysis and greater efficiency. A triple-to-double coincidence ratio (TDCR) Čerenkov counting technique using a Hidex liquid scintillation counter was developed for the indirect determination of 90Sr from 90Y at equilibrium activity concentrations of 90Sr-90Y. The technique was fast and simple with excellent performance test results. For low level 90Sr determination in water, pre-concentration using semi-selective co-precipitation and highly selective extraction chromatography techniques were used. Freshwater 90Sr was determined directly as well as indirectly from 90Sr-90Y equilibrium activity concentrations. The method employed (1) co-precipitation of freshwater 90Sr-90Y using calcium phosphate in alkaline conditions; (2) sequential purification of 90Sr and 90Y on Sr-Resin® and DGA-N® extraction chromatography columns, respectively; and (3) detection of 90Sr by liquid scintillation assay (LSA) at two different time intervals and that of 90Y using both Čerenkov counting and LSA. Seawater 90Sr was determined indirectly from 90Y at equilibrium activity concentrations of 90Sr-90Y. The method used (1) co-precipitation of seawater 90Y using calcium carbonate and hydrous titanium oxide in alkaline conditions; (2) purification of 90Y on DGA-N® resin; and (3) detection of 90Y using both Čerenkov counting and LSA. The methods’ performance evaluation demonstrated excellent agreement between measured and expected activities of spiked 90Sr-90Y standard solution. Effective implementation of the freshwater method on natural water samples containing a wide range of 90Sr-90Y concentrations was also achieved.

abstract:
Le strontium-90 (90Sr) est un contaminant anthropogénique présent dans l’environnement et provenant de combustible nucléaire usé, de déchets radioactifs, et de retombées atmosphériques des essais d’armements nucléaires et des incidents nucléaires majeurs. Le strontium-90 est l’un des radio-isotopes les plus dangereux et les plus radiotoxiques, à cause de sa demi-vie relativement longue et de sa grande mobilité dans l’environnement. À cause des dangers non négligeables à la santé qu’il représente, le 90Sr se doit d’être mesuré précisément. La radio-analyse visant à la détermination du 90Sr dans l’environnement doit répondre aux défis causés par les interférences des matrices qui rendent souvent les méthodes de détermination moins efficaces, longues et fastidieuses. De plus, un nombre de manquements ont été trouvés pour les méthodes courantes d’analyse du 90Sr dans l’eau de mer à la suite de l’accident de la centrale nucléaire de Fukushima Daiichi en mars 2011. D’où le besoin de procédures efficaces, rapides et simples.
Dans cette thèse-ci, on présente les progrès de technologies modernes qui minimisent certains des manquements des capacités de radio-analyse courante pour la détermination du 90Sr dans l’eau. Le présent travail considère des techniques pour la détection à des niveaux modérés et faibles et, pour chacun des cas, entreprend de développer des méthodologies d’analyse plus rapides et ayant une meilleure efficacité. On a développé une technique de comptage d’émission Čerenkov par rapport de coïncidence triple-à-double (RCTD) en utilisant un compteur par scintillation liquide Hidex pour la détermination indirecte du 90Sr à partir du 90Y en concentrations à l’équilibre d’activité de 90Sr-90Y. La technique ainsi obtenue est rapide et simple avec une excellente performance pour les résultats des tests. Pour la détermination du 90Sr à faible niveau dans l’eau, on a utilisé une pré-concentration par co-précipitation semi-sélective et extraction par chromatographie hautement sélective. La teneur en 90Sr dans l’eau douce a été déterminée directement aussi bien qu’indirectement pour des concentrations de 90Sr-90Y à l’équilibre. La méthode utilisait (1) la co-précipitation de 90Sr-90Y dans l’eau douce par du phosphate de calcium dans des conditions alcalines; (2) une purification séquentielle du 90Sr et du 90Y dans des colonnes d’extraction par chromatographie Sr-Resin® et DGA-N®, respectivement, et; (3) la détection du 90Sr par analyse par scintillation liquide (ASL) pour deux intervalles de temps et, pour le 90Y, la détection à l’aide du comptage Čerenkov et aussi par ASL. La teneur du 90Sr dans l’eau de mer fut déterminée indirectement à partir de celle du 90Y pour des concentrations de 90Sr-90Y à l’équilibre d’activité.  Cette méthode comprenait (1) la co-précipitation du 90Y dans l’eau de mer à l’aide de carbonate de calcium et d’oxyde de titane hydraté en conditions alcalines; (2) la purification de 90Y sur résine DGA-N® et; (3) la détection du 90Y par comptage Čerenkov et aussi par ASL. L’évaluation de la performance des méthodes a démontré un excellent accord entre les activités mesurées et attendues de solutions standard de 90Sr-90Y. On a aussi réussi une mise en œuvre effective de la méthode pour l’eau douce avec des échantillons d’eau naturelle contenant une vaste gamme de valeurs pour les concentrations de 90Sr-90Y.


title: Canada in Ukraine 2014-2022: Sharing the Burden on a Budget

title: Le Canada dans l'Ukraine 2014-2022: Partager la charge sur un budget

contributor: Royal Military College of Canada // Collège militaire royal du Canada

subject:
War in Ukraine
Op UNIFIER
Burden-sharing
NATO
Defence Spending
Alliance Politics

abstract: Despite the size and reach of its armed forces and influence, Russia has a relatively small economy and little real influence on an international scale beyond its immediate region. Russia sought to change this reality by force in its invasion of Ukraine first in 2014 by proxy and second in 2022 with regular units of the Russian Armed Forces. Canada responded strongly to the 2014 Russian incursion into Ukraine with sanctions against Russia and deployment of Canadian Armed Forces foreign military training and development assistance for Ukraine. Why Canada? Is Canada threatened by Russian aggression, or was Canada’s deployment of troops intended to prove its commitment to assume its share of NATO’s collective defence burden without increasing spending to the Alliance’s target levels? Canada as a founding member of NATO is committed to collective defence and NATO’s Article 10 open door policy. Canada, however, is not committed to meeting the individual member defence spending targets of 2% of GDP to be spent on defence spending which the Alliance has declared necessary to achieve such an effect. However, money does not solve all problems. The NATO expenditure guideline is one of many useful metrics to gage a country’s commitment to collective defence. Canada’s Security Force Capacity Building (SFCB) mission in Ukraine, Operation UNIFIER, was a low-risk option to contribute to countering an encroaching threat in a politically and economically safe way. Deploying advisors to Ukraine achieved strategic objectives and international commitments without increasing defence spending. Deeds matter, and Canada hoped to convince its allies that defence capacity and deploy-ability matter more than dollars and cents. After Russia’s invasion of Ukraine in February 2022 and Canada’s Joint Task Force – Ukraine repositioned in Poland, Canada was congratulated on the international stage for its efforts in developing and supporting Ukrainian security forces. Canada’s SFCB mission to Ukraine was a demonstration of commitment to NATO and partners on a deliberately limited defence budget. Allies have understandably long called for “more Canada.” In Ukraine they got it.

abstract: Malgré la taille et la portée de ses forces armées et de son influence, la Russie a une économie relativement petite et peu d'influence réelle à l'échelle internationale au-delà de sa région immédiate. La Russie a cherché à changer cette réalité par la force lors de son invasion de l'Ukraine d'abord en 2014 avec les forces irréguliers et ensuite en 2022 avec des unités régulières des forces armées russes. Le Canada a réagi vigoureusement à l'incursion russe en Ukraine en 2014 par des sanctions contre la Russie et le déploiement d'une formation militaire étrangère des Forces armées canadiennes et d'une aide au développement pour l'Ukraine. Pourquoi Canada? Le Canada est-il menacé par une agression russe, ou le déploiement de troupes du Canada visait-il à prouver son engagement à assumer sa part du fardeau de la défense collective de l'OTAN sans augmenter les dépenses jusqu'aux niveaux cibles de l'Alliance ? Le Canada, en tant que membre fondateur de l'OTAN, est attaché à la défense collective et à la politique de la porte ouverte de l'article 10 de l'OTAN. Le Canada, cependant, ne s'est pas engagé à atteindre les objectifs de dépenses de défense des membres individuels de 2 % du PIB à consacrer aux dépenses de défense que l'Alliance a déclaré nécessaires pour obtenir un tel effet. Cependant, l'argent ne résout pas tous les problèmes. La ligne directrice des dépenses de l'OTAN est l'une des nombreuses mesures utiles pour garantir l'engagement d'un pays en matière de défense collective. La mission de renforcement des capacités des forces de sécurité (SFCB) du Canada en Ukraine, l'opération UNIFIER, était une option à faible risque pour contribuer à contrer une menace envahissante d'une manière politiquement et économiquement sûre. Le déploiement des formateurs en Ukraine a permis d'atteindre des objectifs stratégiques et des engagements internationaux sans augmenter les dépenses de défense. Les actes comptent, et le Canada espérait convaincre ses alliés que la capacité de défense et la capacité de déploiement comptent plus que les dollars et les cents. Après l'invasion de l'Ukraine par la Russie en février 2022 et le repositionnement de la Force opérationnelle interarmées du Canada - Ukraine en Pologne, le Canada a été félicité sur la scène internationale pour ses efforts dans le développement et le soutien des forces de sécurité ukrainiennes. La mission SFCB du Canada en Ukraine a été une démonstration de l'engagement envers l'OTAN et ses partenaires avec un budget de défense délibérément limité. Les alliés réclament depuis longtemps, et c'est compréhensible, « plus de Canada ». En Ukraine, ils l'ont eu.


title: Bug Battle Artificial Intelligence: Controlling Software Agents with Dynamic Decision Networks

title: L'intelligence Artificielle de la Bataille de Bug: Contrôle des agents logiciels avec les réseaux de décision dynamiques

subject:
POMDP
DDN
Reward Function

abstract: Agent-based models (ABMs) seek to predict behaviour or develop insights into a system by assessing emerging complex behaviour that results from individual entities adhering to simple rules. Partially observable Markov decision processes (POMDPs) can be used as an ABM for real-world problems where limited information is available to guide decisions and action outcome is variable. POMDPs are notoriously expensive to solve computationally, but Dynamic Decision Networks (DDNs) exploit independence in system variables to develop approximate solutions. Key features in a DDN are the reward and utility functions used to guide decisions made by the software agents. This research assesses the performance of a DDN-controlled agent against an agent designed with expert domain knowledge for an established simulation environment called “Bug Battle”. Variations of reward and utility functions were tested to determine resulting diﬀerences in behaviour. It was found that employing DDNs was an eﬀective strategy for agent performance.

abstract: Les modèles basés sur les agents (MBA) cherchent à prédire le comportement ou à développer la perspicacité sur un système en évaluant les comportements complexes émergents qui résultent d'entités individuelles adhérant à des règles simples. Les processus décisionnels partiellement observables de Markov (PDPOM) peuvent être utilisés comme MBA pour des problèmes de monde réel où des informations limitées sont disponibles pour guider les décisions et les résultats d'action sont variables. Les PDPOM sont notoirement coûteux à résoudre de manière informatique, mais les réseaux dynamiques de décision (RDD) exploitent l'indépendance dans les variables système pour développer des solutions approximatives. Les fonctionnalités clés dans un RDD sont les fonctions de récompense et d'utilité utilisées pour guider les décisions prises par les agents logiciels. Cette recherche évalue la performance d'un agent contrôlé par RDD contre un agent conçu avec des connaissances de domaine spécialisées pour un environnement de simulation établi appelé «Bug Battle». Les variations dans les fonctions de récompense et les fonctions d'utilité ont été testées pour déterminer les différences de comportement. On a constaté que l'utilisation de RDD était une stratégie efficace pour la performance de l'agent.


title: An Ultracapacitive Energy Storage System for a Future Integrated Power System Warship

title: Un système de stockage d'énergie ultracapacitive pour un système intégré de production du futur navire de guerre

subject:
Ultracapacitor
Ultracapacitive
Energy Storage System
Warship
Integrated Power System
UCES

abstract:
Land transportation vehicles are currently shifting to hybrid or battery power systems in order to reduce fuel consumption and optimize efficiency.  The emerging technology of ultracapacitors is playing a key role in such vehicles by offering energy storage and surge capability. Those same technologies can be applied to the changing naval environment of Integrated Power System (IPS) ships.

Both civilian and military vessels are moving towards IPS constructs where all prime movers turn generators, propulsion is provided through Alternating Current (AC) or Direct Current (DC) machines, and these propulsion motors, as well as auxiliary, ancillary and hotel loads will all feed off one power grid.

Conventional naval ships are designed with backup systems to maintain operational capabilities for short periods when power generation equipment capability is lost.  With Electrical Power Generation and Distribution (EPG&D) and propulsion systems delinked, conventional warships can still maneuver in the event of a blackout. In addition, a loss of propulsion has no impact on the EPG&D system and thus other vital safe-at-sea equipment, such as internal and external communications and navigational radars, as well as combat equipment, all remain operational.

In an IPS warship, however, a loss of power generation capability will render all ship systems inoperable including propulsion.  In this state, a warship is extremely vulnerable not only to combat threats but also to navigational hazards. This risk can be mitigated by having a backup power system that is able to meet electric demand long enough for operators to restore power generation capability.

Ships’ generators often use speed droop to ensure balanced loading between power sources.  A ship-wide Ultracapacitive Energy Storage (UCES) System that is responsive to frequency changes can seamlessly integrate with an isolated EPG&D system.  In doing so, this UCES would significantly increase blackout redundancy, risk mitigating future IPS warship operations, while decreasing fuel consumption and increasing operational endurance.  By using MATLAB’s Simulink for system modelling, this thesis provides a proof of concept for integrating a UCES system into future IPS warships.

abstract:
Les véhicules de transport terrestres se tournent présentement vers les systèmes hybrides ou à batteries pour réduire la consommation de carburant et augmenter l’efficacité. La technologie émergence des ultracondensateurs  joue un rôle clé dans ces véhicules en offrant une capacité de stockage d’énergie et une capacité d’intensification. Ces mêmes technologies peuvent être appliquées au monde changeant des navires au mode de système intégré de production (SIP).

Les vaisseaux civils et militaires se tournent vers les SIP où les moteurs primaires tournent des générateurs, la propulsion est fournie par des machines à courant alternatifs ou continus et ces moteurs à propulsions, en plus des charges auxiliaires (primaires et secondaires) et de la gestion domestiques, vont être approvisionnés d’un seul réseau électrique.

Les navires conventionnels sont conçus avec des systèmes de réserve pour maintenir leur capacité opérationnelle durant les courtes périodes de temps où la capacité de génération de courant est perdue.  Parce que les systèmes de génération et distribution de courant et les systèmes de propulsions sont séparés, les navires de guerre conventionnels peuvent manœuvrer lors de pannes de courant.  De plus, un mal fonctionnement des systèmes de propulsion n’a pas d’impact sur les systèmes électriques, et l’équipement vital de sécurité comme les systèmes de communication internes et externes, les radars de navigation et l’équipement de combat demeurent opérationnels.

Cependant, dans un navire de guerre SIP, une perte de courant rend tous les systèmes inopérables, incluant les systèmes de propulsion. Dans cet état, un navire de guerre est très vulnérable aux dangers du combat et de la navigation. Ce risque peut être mitigé en ayant un système de réserve capable de rencontrer la demande en électricité jusqu’à ce que les opérateurs puissent réparer le système de génération de puissance électrique.

Les génératrices des navires utilisent souvent un écart permanent de tours pour s’assurer que les charges sont balancées entre les sources de puissance. Un système de stockage d’énergie ultra capacitive répondant aux changements de fréquence peut s’intégrer avec un système isolé de génération et distribution de courant. De ce fait, ce système de stockage augmenterait la redondance lors de pertes de courant, mitigerait les risques envers les opérations des navires SIP, améliorerait les économies de carburant et augmenterait l’endurance opérationnelle. En utilisant MATLAB Simulink pour la modélisation du système, cette thèse fournie une validation du principe d’intégration d’un système de stockage d’énergie ultra capacitive dans un futur navire SIP.


title: ORIGIN AND FATE OF ARSENOBETAINE IN MUSHROOMS

title: ORIGINE ET DESTIN D’ARSENOBETAÏNE DANS LES CHAMPIGNONS

subject:
arsenic
arsenobetaine
toxicology
fungus
fruiting body
biotransformation
formation pathway
microbial community
cooking
chemical synthesis

abstract:
Arsenic (As) occurs ubiquitously in the environment in many different forms (referred to as species) that differ in their physical, chemical and biological properties as well as toxicities. Only one of these species, arsenobetaine (AB), is considered to be non-toxic. AB has been identified in high proportions and concentrations in many marine organisms, but it is found to a much lesser extent in the terrestrial environment. The fruiting bodies of some terrestrial fungi (i.e., mushrooms) are one of the few terrestrial organisms that contain AB in high proportions, thereby offering a unique opportunity to investigate the formation of AB in a non-marine system. This thesis examines the total arsenic concentration and arsenic species present in mushrooms, as well as potential formation pathways for AB.
To investigate the impact of the growth substrate and the role of microbial communities on arsenic speciation in mushrooms, the arsenic speciation was compared in log- and soil-growing mushrooms. The total arsenic concentrations, measured with inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS), and arsenic speciation, measured with high performance liquid chromatography (HPLC) – ICP-MS, were determined for 10 soil-growing and nine log-growing mushrooms collected from an area with naturally elevated arsenic concentrations. The predominant arsenic species were similar among phylogenetic groups and morphologies, and corresponded to previous trends observed in these categories. AB was detected in several of the log-growing species, indicating that the growth substrate and/or microbial community are not solely responsible for the presence/absence of AB. Measurements using X-ray absorption spectroscopy (XAS), specifically X-ray absorption near edge structure (XANES), of arsenic speciation in mycelia of mushrooms containing AB, revealed no AB in mycelia either from logs or the ground, verifying the specificity of AB to the reproductive (fruiting body) stage of the mushroom. The role of AB in mushrooms was hypothesized to be similar to that of glycine betaine, a known osmolyte. Betaine (measured with HPLC-mass spectrometry) and previously measured AB concentrations were compared for 46 mushrooms. Low betaine concentrations were typically accompanied by an absence of AB and AB was generally detected in mushrooms with a high betaine concentration. This suggests a similar, but not competitive role for these two compounds, indicating that mushrooms capable of utilizing betaine may also be able to use AB.
Currently, there has been no research conducted on the possible speciation changes in mushrooms as a result of common preparation methods for consumption, that is, cooking. As mushrooms are one of the only commonly consumed terrestrial organisms that contain high proportions AB, it is crucial to identify if speciation changes to more toxic species are taking place. A total of 12 edible mushrooms were subjected to a variety of different high temperature preparation methods (frying, baking, and barbequing). For most mushrooms, cooking, specifically frying, resulted in a decrease in the overall total arsenic concentration. However, this was accompanied by changes in the proportions of the arsenic species. For some mushrooms, the thermal treatments resulted in the methylation of some arsenic species to form trimethylarsine oxide (TMAO). Degradation of AB to the more toxic tetramethylarsonium ion (TETRA) was also observed.
Synthetic experiments were conducted to investigate the feasibility of two different hypothesized AB formation pathways in the terrestrial environment. The first synthetic experiment confirmed that TMAO could be transformed to AB using glutathione (GSH) and iodoacetic acid (IoAA). Iodoacetic acid was identified in two of three soils examined in the present study, verifying that all of these reactants can be found in soils and making this a very plausible formation pathway for AB in the terrestrial environment. In the second synthetic experiment dimethylarsinous acid (DMA(III)) was investigated as a potential precursor to AB, but no AB was identified in the final reaction products. However, this may have been due to experimental conditions and DMA(III) should continue to be investigated as a potential precursor to AB.
The findings of this thesis have increased the knowledge about factors influencing the origin, role, and fate of AB in mushrooms and a synthetic pathway for the formation of AB under naturally occurring environmental conditions has been identified. However, future study is warranted to determine the exact formation pathway for this compound in mushrooms.

abstract:
Arsenic (As) est omniprésent dans l'environnement et existe sous différentes formes (nommées espèces) qui diffèrent par leurs propriétés physiques, chimiques et biologiques ainsi que par leurs toxicités. Une seule de ces espèces, arsénobetaïne (AB), est considérée comme non toxique. L’AB a été identifiée en proportion et concentration élevées dans de nombreux organismes marins, mais est peu présent dans l'environnement terrestre. Les organes de fructification de certains champignons terrestres (i.e. champignons) sont l'un des rares organismes terrestres qui contient de l’AB en proportion élevée; offrant ainsi une occasion unique d'étudier leur formation dans un système non-marin. Cette thèse examine la concentration total et les diverses espèces d’arsenic présent dans les champignons, ainsi que les voies de formation potentielle de l’AB.
Pour étudier l'impact du substrat de croissance et le rôle des communautés microbiennes sur la spéciation de l'arsenic dans les champignons, ceux-ci ont été cultivés en sol et sur bûche. La concentration d'arsenic total, mesurée par spectroscopie de masse à plasma à couplage inductif (ICP-MS), ainsi que la spéciation, mesurée par la chromatographie en phase liquide à haute performance (HPLC) – ICP-MS, ont été déterminée pour 10 sols et 9 bûches provenant de zone historiquement contaminée par l'arsenic. Les espèces d’arsenic prédominant étaient similaires parmi les groupes phylogénétiques et morphologies, et correspondent aux tendances antérieures observées dans ces catégories. L’AB a été détectée dans plusieurs espèces de champignon poussant sur bûche, ce qui indique que le substrat de croissance et/ou de les communautés microbiennes ne sont pas les seuls responsable de la présence absence d'AB.
Les mesures par spectroscopie d'absorption des rayons X (XAS), plus précisément spectroscopie de structure près du front d'absorption des rayons X (XANES), n'a révélé aucune AB dans les mycéliums du sol ou des bûches, montrant la spécificité de l’AB pour l’organe de fructification lors du stade reproduction. L'hypothèse a été émis que le rôle de l’AB dans les champignons est semblable à celle de la glycine bétaïne, un osmolyte connu. La bétaïne (mesurés par HPLC et spectrométrie de masse) et les concentrations AB précédemment mesurées ont été comparées pour 46 champignons. Les faibles concentrations de bétaïne sont généralement accompagnées d'une absence d’AB et l’AB a généralement été détectée dans les champignons avec une concentration élevé de bétaïne. Ceci suggère un rôle similaire, mais pas compétitif pour ces deux composés, ce qui indique que les champignons capables d'utiliser bétaïne peuvent également être en mesure d'utiliser AB.
Présentement, aucune recherche n’a été menée sur les possibles changements de spéciation de l’arsenic dans les champignons lors de leur préparation pour la consommation humaine. Puisque les champignons sont l'un des seuls organismes terrestres couramment consommés contenant des proportions élevées d’AB, il est crucial d'identifier si la spéciation de l’arsenic change pour des espèces plus toxiques. Un total de 12 champignons comestibles ont été soumis à une variété de différentes cuisons à haute température (friture, cuisson, et barbecue). Pour la plupart des champignons le mode de cuisson, particulièrement la friture, a entraîné une diminution de la concentration de l'arsenic total. Cependant, ceci était accompagné par des changements dans les proportions des espèces d'arsenic. Pour certains champignons, les traitements thermiques ont donné lieu à la méthylation de certaines espèces d'arsenic pour former du triméthylarsine oxyde (TMAO). La dégradation de l'AB en un ion plus toxique, le tétraméthylammonium (TETRA), a également été observée.
Des expériences de synthèse ont été menées afin étudier la faisabilité des deux hypothétiques voies de formation de l’AB dans l'environnement terrestre. La première expérience a confirmé que le TMAO synthétique peut être transformé en AB en utilisant le glutathion (GSH) et l'acide iodoacétique (IoAA). L'acide iodoacétique a été identifiée dans deux des trois sols examinés lors de cette étude, montrant que ce réactif peut être présent dans les sols, rendant cette voie de formation de l’AB très plausible dans l'environnement terrestre. Dans la seconde expérience, l’acide diméthylarsenic (DMA(III)) a été étudiée comme précurseur potentiel de l’AB, mais aucune AB n’a été identifié dans les produits finaux de la réaction. Toutefois, cela peut être dû aux conditions expérimentales et DMA (III) devrait continuer à être étudiée comme un précurseur potentiel de l’AB.
Les résultats de cette thèse ont permis d’accroitre les connaissances sur les facteurs qui influencent l'origine, le rôle et le destin de l’AB dans les champignons, ainsi que l’identification d’une voie de synthèse en conditions naturels. Cependant, de futures études sont nécessaires afin de déterminer les voies exactes de formation dans les champignons.


title: OPTIMIZING PULSED EDDY CURRENT FOR INSPECTION OF SECOND LAYER WING STRUCTURE

title: L’OPTIMISATION DES COURANTS DE FOUCAULT PULSÉS POUR L’INSPECTION DE LA DEUXIÈME COUCHE STRUCTURALE D’UNE AILE D’AVION

subject:
Pulsed Eddy Current
Electromagnetic Theory
Outlier Detection
Modified Principal Components Analysis
Mahalanobis Distance
Smallest Half Volume

abstract: Due to cyclic loading conditions experienced during typical aircraft operation, ageing aircraft are susceptible to fatigue cracks at bolt hole locations in multi-layer aluminum wing lap-joints. Inspection from the top layer, without fastener removal, is desired in order to minimize aircraft downtime, while reducing the risk of collateral damage. The ability to detect second layer cracks without fastener removal has been demonstrated using a pulsed eddy current (PEC) technique. This technique takes advantage of a probe design, which utilizes the ferrous fastener as a flux conduit to induce eddy currents in the surrounding structure. Differentially connected pick-up coils sense eddy current response changes due to the presence of a crack. The differential signal response is analyzed using a modified principal components analysis (MPCA). These MPCA scores are then processed using a cluster analysis to identify the presence of cracks. Probe design features, data acquisition system parameters and signal post-processing can each have a strong impact on crack detection. Physical probe configurations and signal analysis processes, used to enhance the PEC system for detection of cracks in CP-140 Aurora (P-3 Orion) lap-joint structures, are investigated and an enhanced probe design is identified. Effective results are obtained using the cluster analysis approach for single sample cases. However, problems arise when the technique is applied concurrently to multiple lap-joint samples. The development of an expanded analysis approach for applicability to multiple CP-140 Aurora (P-3 Orion) lap-joint samples is investigated and detection results are presented for both the single sample and combined sample scenarios. The cluster analysis methodology is further limited by the fact that a number of representative blank fastener signals are required in order to perform classification of the data. Using the smallest half volume (SHV) analysis methodology, a series of simulations are conducted in order to demonstrate the ability of the SHV method to be used for blind outlier detection without having to obtain representative blank fastener signals.

abstract: Vu la présence de conditions cycliques de chargement durant une opération aérienne normale, les avions vieillissants sont susceptibles d’avoir des fissures, dues à la fatigue, présentes aux sites des trous de boulons parmi les joints de recouvrements des couches d’aluminium de leurs ailes. Une inspection de la couche du dessus, sans en démonter les attaches, est la méthode désirée afin de réduire le temps d’immobilisation de l’avion ainsi que le risque de dommages collatéraux. La méthode des courants de Foucault pulsés (CFP) a la capacité de permettre la détection de fissures dans la deuxième couche structurale sans en démonter les attaches. Cette méthode prend avantage d’un modèle de sondes qui utilisent les attaches en fer en tant que conduits afin de provoquer des courants de Foucault dans la structure entourant celles-ci. Des bobines de prise connectées de façon différentielle détectent les variations des réponses des courants de Foucault causées par la présence de fissures. Les réponses des signaux différentiels sont analysées grâce à une analyse modifiée en composantes principales (AMCP). Les résultats de l’AMCP sont traités selon une analyse par grappes afin de permettre l’identification de fissures. Les caractéristiques de la conception des sondes, les paramètres des systèmes d’acquisition de données et le traitement des signaux peuvent chacun en soi avoir un grand impact sur la détection de fissures. Les configurations physiques des sondes ainsi que les procédures de traitement des signaux, utilisées afin d’optimiser le système des CFP de détection de fissures dans les structures des joints de recouvrements des CP-140 Aurora (P-3 Orion), sont examinées et une configuration améliorée pour les sondes est identifiée. Des résultats efficaces pour les échantillons uniques sont obtenus grâce à une analyse de grappes. Par contre, des difficultés se présentent lorsque cette technique est utilisée parallèlement sur plusieurs échantillons de joints de recouvrements. Le développement d’une méthode d’analyse étendue pour une application sur plusieurs joints de recouvrements des CP-140 Aurora (P-3 Orion) est examiné et les résultats des détections pour des échantillons uniques et multiples sont présentés. La méthode d’analyse de grappes est davantage limitée par le fait qu’un certain nombre de signaux représentatifs d’attaches sans défaut est requis afin d’accomplir la classification des résultats. Une série de simulations est réalisée en utilisant la méthode d’analyse du plus petit demi-volume (PPDV) afin de démontrer la capacité de détection de cette méthode même en l’absence de signaux représentatifs d’attaches sans défaut.


title: Semi-Empirical Study of Starvation in Mixed Elastohydrodynamic Lubrication of a Point Contact

title: Étude semi-empirique de la carence en régime de lubrification élasto-hydrodynamique mixte d'un contact ponctuel

subject:
Tribology
Starvation
Mixed lubrication
Ball bearing

abstract:
The aim of this research was to investigate the behaviour of a starved lubricating film in mixed elasto-hydrodynamic regime, for the case of point contact.  The literature defines starvation in lubrication as the condition that creates an appreciable decrease of the film thickness when the relative speed of the surfaces in contact is increased. The conditions of starvation for the mixed regime were studied experimentally and computationally.  The film thickness was modelled through a combination of a numerical solution of Reynolds equation, applied to the contact geometry which induces an important variation of the viscosity of the lubricant with pressure, and the elastic deformation predicted by Hertz’s theory. In mixed lubrication the load supported by the bearing area is shared between the asperities and the lubricating film. A new iterative approach was developed for predicting the load distribution as function of the total shearing load at the contact zone produced by the relative motion. The Eyring stress model was used to predict the rheological behaviour of the lubricant under high pressure and shear.

Starvation was studied experimentally using a ball-on-rotating cylinder lubricity tester that allowed the measurement of the friction at the point contact under different operating conditions; using three oils with different viscosities. The rheological properties of these oils were assessed at various temperatures using a commercial rheometer. Several conditions of loading and surface roughness were explored at various relative speeds. It was found that operating conditions influenced significantly the occurrence and severity of starvation, which consequently affected the film thickness.  On the other hand, the onset of starvation was delayed with increasing surface roughness, implying its beneficial effect of acting as a reservoir. The concept of meniscus formation at the inlet of the contact zone in starved condition, was considered for the interpretation of these results. A criterion predicting the condition of starvation has been developed.

abstract:
Le but de cette recherche était d’investiguer le comportement d’un film de lubrification sous carence en régime élasto-hydrodynamique mixte d’un contact ponctuel. La littérature définie la condition de carence en lubrification par la diminution notable de l’épaisseur du film quand la vitesse relative des surfaces en contact accrois. Les conditions de carence pour le cas du régime mixte ont été étudiées expérimentalement et par méthode computationnelle. L’épaisseur du film a été modélisée par une combinaison de la solution numérique de l’équation de Reynolds, appliquée à la géométrie de ce contact qui produit une variation importante de la viscosité du lubrifiant avec la pression, et la déformation élastique prédite par la théorie de Hertz. En régime de lubrification mixte, la charge supportée par la surface d’appui est distribuée parmi les aspérités et le film de lubrification. Un processus itératif nouveau a été développé pour la prédiction de cette distribution en fonction de la charge de cisaillement au niveau du contact; produite par le mouvement relatif. Le model de la contrainte de Eyring a été utilisé pour prédire le comportement rhéologique du lubrifiant.

La carence de lubrification a été étudiée expérimentalement à l’aide  d’un tribomètre du type sphère sur cylindre tournant, simulant un contact ponctuel, permettant l’évaluation du frottement au niveau de l’interface à diverses conditions d’opération; pour le cas de trois huiles de viscosités différentes. Les propriétés rhéologiques de ces huiles ont été déterminées à différentes températures à l’aide d’un rhéomètre commercial. Différentes conditions de chargement, et rugosités de surface ont été examinées à diverses vitesses relatives de glissement. Il a été conclu que les conditions d’opération influencent grandement l’apparition de la carence de lubrification qui par conséquent affecte l’épaisseur du film ainsi que son comportement. Par ailleurs la carence est retardée dans le cas des surfaces rugueuses suggérant que les creux de la rugosité servent de réservoir de lubrifiant. Le concept de formation de ménisque à l’entrée de la zone de contact, a été considéré pour l’interprétation de ces résultats. Un critère de prédiction de la condition de carence a été proposé.


title: Delayed Neutron & Gamma Measurements of Special Nuclear Materials, their Monte Carlo Simulations, and Applications

title: Applications et Simulations par Méthode de Monte Carlo de Mesures de Matériaux Nucléaires Spéciaux à l’Aide de Techniques Basées sur les Neutrons Retardés et le Photons Gamma Retardés

subject:
delayed neutron
delayed gamma
nuclear forensics
special nuclear material
helium-3 detectors
high purity germanium detector

abstract:
Special nuclear materials (SNMs) are those which contain 233U, 235U and 239Pu. They are safeguarded by the International Atomic Energy Agency (IAEA) in addition to individual governmental organisations. Nuclear forensic analysis (NFA) is concerned with the characterisation and attribution of illicit nuclear materials, especially uranium and plutonium. Physical, chemical, and isotopic characteristics are determined with instrumentation that is ideally rapid, non-destructive, and sensitive. Delayed neutron and gamma emissions from fissioned isotopes have signature yields, energies, and temporal behaviour, their measurement allows the rapid characterisation of SNM content in a variety of matrices.

Previous work developed a delayed neutron counting (DNC) prototype at the Royal Military College of Canada (RMCC). This system sent samples containing 235U content to a SLOWPOKE-2 reactor where they underwent fission. Samples were then sent via pneumatic transfer to the counting arrangement, containing six helium-3 detectors, which recorded the delayed neutron emissions. This undertaking began with the attribution of the time-dependent neutron background present in the SLOWPOKE-2 site used for DNC irradiations; the contribution of this uranium contamination was lowered from a mass equivalent of 120 to 50 ng per vial. Subsequent delayed neutron measurements of samples containing mixtures of 233U and 235U were used to determine their relative ratios (in %) with an average absolute error of ± 4 %. This thesis also included the development of a Delayed Neutron and Gamma Counting (DNGC) system intended to contribute to nuclear forensics instrumentation available to the Canadian Department of National Defence. The delayed gammas emitted from SNM were used in complement with delayed neutron measurements in an example which detected, identified, and quantified 233U content with an average relative error and accuracy of -2.2 and 1.5 %, respectively.

Throughout system development detailed measurements of both delayed neutron and delayed gammas from microgram quantities of 233U, 235U, and 239Pu were performed. These were used for comparison to the simulations of delayed particle emissions and detection from the Monte Carlo code MCNP6, in collaboration with Los Alamos National Laboratory. One of the options available in MCNP6 for delayed neutron emissions was found to be discrepant with measurements ≥ 100 s after fission. These DN comparisons were released as a MCNP6 test suite to all users; the most recent release of MCNP6.1.1β resolves many of the observed discrepancies found by this work. MCNP6 simulations were also used to predict expected delayed gamma signatures useful for NFA, and compared to DNGC system measurements in a final study.

abstract:
Les matériaux nucléaires spéciaux (MNS) sont ceux qui contiennent les isotopes 233U, 235U et 239Pu.  Ils sont réglementés par l’Agence Internationale de l’Énergie Atomique (AIEA) en plus des organisations gouvernementales individuelles.  L’analyse nucléaire légale (ANL) se préoccupe de la caractérisation et de l’attribution de matériaux nucléaires illicites, plus particulièrement l’uranium et le plutonium.  Les caractéristiques physiques, chimiques et isotopiques sont déterminées par un appareillage qui est idéalement rapide, non-destructif et sensible.  Des rendements, énergies et comportements dans le temps caractérisent les neutrons retardés et les émissions gamma des isotopes qui fissionnent, et les mesures de ces particules permettent une caractérisation rapide du contenu de ces MNS dans une variété de matrices.

Une recherche précédente a permis le développement d’un prototype d’un compteur de neutrons retardés (CNR) au Collège militaire royal du Canada.  Ce système envoyait des échantillons contenant l’isotope 235U à un réacteur nucléaire SLOWPOKE-2 où ils subissaient des fissions.  Les échantillons étaient alors envoyés par un système pneumatique à l’installation de comptage équipé de six détecteurs à l’hélium-3 qui enregistraient les émissions de neutrons retardés.  Une première étape dans le développement de cette installation a consisté en la détermination du bruit de fond dépendant du temps au site du réacteur SLOWPOKE-2 utilisé pour les irradiations pour le CNR; la contribution au bruit de fond par la contamination de l’uranium a été réduite de 120 à 50 ng en masse équivalente par capsule.  On a effectué des mesures subséquentes de neutrons retardés pour des échantillons comprenant des mélanges d’233U et d’235U afin de déterminer leurs rapports relatifs (en %) avec une erreur absolue de ± 4 % en moyenne.  La présente thèse inclut aussi le développement d’un système de comptage de neutrons retardés et de photons gamma (SCNRG) pour contribuer à l’instrumentation en méthodes nucléaires légales disponibles au Ministère de la défense nationale du Canada.  Les photons gamma retardés émis par les MNS sont utilisés en complément des mesures de neutrons retardés dans un exemple d’application où la teneur en 233U a été détectée, identifiée et quantifiée avec une erreur relative moyenne et une précision de -2.2% et 1.5% respectivement.

Tout au long du développement du système, on a effectué des mesures détaillées des neutrons retardés ainsi que des photons gamma retardés à partir de quantités d’233U, d’235U et de 239Pu de l’ordre du microgramme.  Ces mesures ont été utilisées pour les comparer aux résultats de simulations d’émission et de détection de particules retardées effectuées par le code de Monte Carlo MCNP6 en collaboration avec le Laboratoire National de Los Alamos.  On a trouvé qu’une des options disponibles du code MCNP6 pour les émissions de neutrons retardés produisait des résultats différents des mesures pour des temps égaux ou supérieurs à 100 s suivant la fission.  Ces comparaisons de neutrons retardés ont été publiées comme une suite de simulations par MCNP6 comme problèmes-tests à l’intention de tous les utilisateurs; la version la plus récente du code, MCNP6.1.1β, élimine plusieurs des erreurs mises en lumière dans le présent travail.  On a aussi utilisé des simulations par MCNP6 pour prédire les signatures attendues des photons gamma retardés utilisées en analyse nucléaire légale, et on a comparé les résultats aux mesures par le système SCNRG dans une étude finale.


title: TOXICITY AND FATE OF PRISTINE AND AGED SILVER NANOMATERIALS FROM COMMERCIAL TEXTILES IN AGRICULTURAL SOIL-PLANT SYSTEMS

title: TOXICITÉ ET SORT DES NANOMATÉRIAUX D'ARGENT VIERGES ET VIEILLIS DE TEXTILES COMMERCIAUX DANS DES SOLS AGRICOLES PLANTÉS

subject:
agricultural soil
microbial community
silver nanomaterials

abstract:
A healthy soil microbial community is important for agricultural productivity. Microbial processes play a key role in the bioavailability of nutrients and soil formation. The function of soil microbial communities is imperative to nutrient cycling; changes to the microbial populations or diversity can therefore directly impact plant productivity and health. Traditional agricultural practices result in nutrient losses that must be mediated through re-addition of supplemental nutrients which can be provided in the form of biosolids, organic matter recovered from waste treatment processes. Emerging substances of concern including silver nanomaterials, an antimicrobial agent increasingly common in consumer products, have been detected in biosolids and are currently unregulated with their risk potential being unknown.
The objective of this thesis was to determine the fate and toxicity of aged and pristine nanomaterials in soil ecosystems. Two three month exposure studies were conducted. The first using a clay loam soil, and the second using the same soil planted with Triticum spp. (wheat). In each, the microcosm systems were exposed to several types of pristine and aged nanomaterials including weathered nanomaterials originating from the washing of socks with silver-incorporated fibers.
Exposure to silver nanomaterials resulted in no significant changes to physical characteristics of the soil over the course of exposure. In the unplanted soil exposure, low concentrations of sulphidized nanoparticles decreased the microbial utilization of amino acids after three months. However, overall nanomaterial exposures did not seem to exhibit toxic effects to the soil microbial communities themselves over the same period. While silver in all forms was not mobile within the soil, changes to the morphology of sulphidized nanoparticles during scanning transmission electron microscopy prior to and after soil exposure indicated amorphous sulphur bonds. In soils planted with wheat, exposure to silver nanomaterials resulted in bioconcentratation and translocation into aboveground biomass, including grains, despite insignificant effects on the biomass and activity of heterotrophic soil bacteria. Yield of seeds produced by wheat plants was found to be greater than the control in all treatments except ionic silver (AgNO3) at 67 mg/kg soil. In both the unplanted and planted soil studies a positive dose response in the abundance of Frankia alni (nitrogen-fixer) and Xanthomonas oryzae (phytopathogen) were seen in the ionic silver exposures.

abstract:
Une saine communauté microbienne dans le sol est importante pour la productivité agricole. Les processus microbiens jouent un rôle clé dans la biodisponibilité des nutriments et la formation du sol. La fonction des communautés microbiennes du sol est impérative pour le cycle nutritionnel et les changements apportés aux populations microbiennes ou leurs diversités peuvent donc influer directement la productivité et la santé des plantes. Les pratiques agricoles traditionnelles entraînent la perte des nutriments qui doivent être médiée par l’addition de nutriments supplémentaires qui peuvent être fournis sous forme de biosolides, qui sont des matières organiques récupérées lors du traitement eaux usées. Les nanomatériaux d'argent sont des substances chimiques émergeantes ayant des propriétés antimicrobiennes et sont de plus en plus répandu dans les produits de consommation. Les nanomatériaux d'argent ont été décelés dans les biosolides utilisés comme engrais agricole, mais leurs présences ne sont pas réglementées ce qui posent un risque potentiel.
L'objectif général de cette thèse est de déterminer le sort et la toxicité des nanomatériaux vierges et vieillis dans l’écosystème d’un sol agricole. Deux études de trois mois d'exposition ont été menées. Le premier utilisant sol agricole argileux non planté et le deuxième utilisant le même sol planté de Triticum spp. (tendre). Dans chacun, des systèmes de microcosmes ont été exposés à plusieurs types de nanomatériaux vierges et vieillis, dont des nanomatériaux altérés issus du lavages de chaussettes ayant des fibres recouvert d'argent.
Les nanomatériaux d'argent n’ont entraîné aucun changement significatif aux caractéristiques physiques du sol. L’exposition de nanomatériaux d'argent sulfurés à faibles concentrations dans les sols non plantés a eu un effet sur les microorganismes avec une diminution de l'utilisation des acides aminés après le troisième mois. Cependant, les expositions aux autres nanomatériaux n'ont pas eu d’effets toxiques sur les communautés microbiennes du sol sur la même période. L'argent sous toutes ses formes n’ont pas montré de mobilité dans le sol, des changements morphologique des nanoparticules sulfurées, avant et après l'exposition au sol, ont été démontrés par microscopie électronique et sont potentiellement indicatif de liaisons de soufre amorphe altérant le comportement des particules. Dans les sols plantés de blé, l'exposition aux nanomatériaux d'argent a entraîné la bioconcentration et la translocation de l’argent dans la partie aérienne, malgré un effet insignifiant sur la biomasse et l’activité des bactéries hétérotrophes du sol. Le rendement des graines produites par les plants de blé exposés à tous les traitements s'est avéré plus grand que le contrôle, sauf pour l’argent ionique (AgNO3) à 67 mg/kg sol. Dans les études du sol non plantés et plantés, une réponse positive à la dose de l’argentés ioniques a été montrée pour l'abondance du fixateur d'azote Frankia alni et du phytopathogène Xanthomonas oryzae.


title: Merging of Octree Based 3D Occupancy Grid Maps

title: Convergence cartographique par arbe octaire des quadrillers d'occupation 3D

subject: Octrees

subject: Mapping

subject: Simultaneous Localization and Mapping (SLAM)

subject: Cooperative Robotics

subject: Navigation

subject: Localization

subject: Computer Vision

subject: Data Fusion

abstract: A technique for merging 3D octree occupancy grid maps into a single  global map of an evironment is proposed  and implemented in software. Octrees are a memory  efficient way to represent a 3D environment by recursively  subdividing space at multiple depths in a tree structure.  The use of an octree representation of a 3D environment allows large  environments to be mapped while limiting the amount of memory  used in comparison to other techniques.  When multiple robots  are used to map an environment, a more accurate map of a larger  space can be produced in less time.  Techniques are introduced to address information from  multi-depth sources in each map's tree structure  as well as techniques to address relative  transformations between maps that are not axis aligned. These  techniques allow the octree representation of an environment  to be extended to multi-robot applications, specifically those situations  where relative map reference frame transformations are unknown prior  to mapping.  Given the flexibility of this work to situations involving no prior  knowledge of map transformations, this work also explores the problem of merging maps when the sources  of map transformations are uncertain. Therefore registration  techniques using commonly mapped portions of the environment to obtain a better  estimate of transformations between maps are explored.  The application of these techniques is demonstrated by merging maps built by robots in  simulated and real-world environments. The results of this work show that the techniques proposed in this work to  merge octree based occupancy grids are valid and that an octree based occupancy  grid is a suitable map representation for multi-robot problem spaces  requiring a 3D model of the environment.

abstract: Une technique pour la fusion de deux mappes représentées en forme de grilles d’occupation octree en 3D vers une seule mappe globale d’un environnement est proposée et implémentée en logiciel. Les Octrees sont efficaces en utilisation de la mémoire pour représenter un environnement 3D en sous-divisant récursivement l’espace dans une structure d’arbre à profondeurs multiples. L’utilisation de la représentation octree d’un environnement 3D nous permet de mapper de vastes environnements tout en limitant la mémoire utilisée en comparaison avec les autres techniques. Lorsque plusieurs robots sont utilités pour mapper un environnement, une mappe plus précise d’un espace plus grand peut être générée en moins de temps. Des techniques sont introduites pour dénouer l’information de différentes sources qui ont une profondeur différente dans chaque structure ainsi que des techniques qui visent les transformations relatives entre les mappes qui ne sont pas alignées sur leurs axes. Ces techniques permettent à la représentation par octree d’un environnement à être portée aux applications multi-robots, spécifiquement dans les situations où les transformations de cadre de référence relatif à chaque mappe sont inconnues avant le mappage. Étant donné la flexibilité de ce travail qui adressent les situations qui impliquent aucune connaissance des transformations des mappes avant le mappage, ce travail explore aussi le problème de la fusion de mappes quand les sources de transformations des mappes sont incertaines. Donc les techniques de régistration qui utilisent des portions communes mappées de l’environnement pour obtenir un meilleur estimé des transformations entre les mappes sont aussi examinées. L’application de ces techniques est démontrée en fusionnant des mappes construites par des robots dans des environnements simulés et dans le monde réel. Les résultats de ce travail démontrent que les techniques proposées dans ce travail pour faire la fusion des mappes en forme de grilles d’occupation octree sont valides et que les grilles d’occupation octree sont une représentation satisfaisante pour les mappes générées par un espace couvert par plusieurs robots qui ont besoin d’un modèle de l’environnement en 3D.


title: Securitization of the French Language in Rwanda in 1990-1994

title: La sécurisation de la langue française au Rwanda entre 1990-1994

subject:
Rwanda
genocide
securitization
critical discourse analysis
France
french language
francophonie

abstract: Prior to and during the genocide in Rwanda in 1994, the French government financially and militarily supported the extremist regime, turning a blind eye to the ethnic cleansing that took place. Why? This study examines the French intervention in Rwanda during the 1994 genocide through the lens of the securitization theory.  Linguistic and semiotic analysis of documents from the French presidency and foreign ministry are used, then discourse analysis of press statements and newspaper editorials to demonstrate that the securitization of the French language in the Great Lakes region of Africa drove French policy. The concept of securitization, and the use of semiotic and discourse analysis are shown to be useful tools to understand the motivations for, and justification of, external intervention in an internal conflict. These tools can be used to gain perspective on actions taken, and can be used as a lens to frame the issue and to think about extraordinary measures. Notwithstanding, the analysis also demonstrates that a successful securitization is a snapshot in time. For a brief moment, the French Government managed to convince the French public that intervention on behalf of the French language in Africa was a good idea. However, hindsight allows us to observe that, since the expiry of the mandate of Opération Turquoise, further questions have been raised and France is often accused of being complicit and/or of aiding in the genocide.

abstract: Avant et pendant le génocide au Rwanda en 1994, le gouvernement français a soutenu financièrement et militairement le régime extrémiste, fermant les yeux à la purification ethnique qui a eu lieu. Pourquoi? Cette étude examine l'intervention française au Rwanda pendant le génocide de 1994 à travers le prisme de la théorie de la sécurisation. J'utilise l'analyse linguistique et sémiotique des documents de la présidence française et ministère des Affaires étrangères, puis l'analyse du discours des communiqués de presse et éditoriaux de journaux pour démontrer que la sécurisation de la langue française dans la région des Grands Lacs en Afrique a conduit la politique française. Le concept de la sécurisation, et l'utilisation de l'analyse sémiotique et du discours se révèlent comme étant des outils utiles pour comprendre les motivations et la justification de l'intervention extérieure dans un conflit interne. Ces outils peuvent être utilisés pour prendre du recul sur les mesures prises, et peuvent être utilisés comme une lentille pour encadrer la question et de réfléchir à des mesures extraordinaires. Cependant, l'analyse démontre également que la sécurisation réussite est un photo d’un instant. Pour un bref instant, le gouvernement français a réussi à convaincre le public français que l'intervention au nom de la langue française en Afrique était une bonne idée. Cependant, le recul nous permet d'observer que, depuis l'expiration du mandat de l'opération Turquoise, d'autres questions ont été soulevées et la France est souvent accusé d'être complice et / ou d'avoir aidé dans le génocide.