Dans un contexte où il est devenu vital de réduire l'impact de l'activité humaine sur l'environnement, l'optimisation du recyclage des combustibles nucléaires prend une place grandissante. L'extraction liquide-liquide, procédé au coeur du recyclage, met en contact deux phases immiscibles dont une dispersée sous forme de gouttes. L'échange de matière entre les deux liquides est étroitement lié à la surface d'échange produite par l'appareil utilisé. La colonne pulsée, exploitée à une échelle industrielle, fait l'objet de cette étude dont le but est de fournir un modèle mathématique capable de prévoir la quantité d'aire interfaciale produite afin de permettre un meilleur dimensionnement des appareils. Les travaux menés au cours de cette thèse se sont axés autour de deux thèmes principaux : la caractérisation des émulsions en colonne pulsée et la modélisation du comportement de la phase dispersée. La phase de caractérisation a eu pour objectif de mesurer les données nécessaires à la connaissance de l'émulsion et au calibrage du modèle mathématique. Pour se mettre en conformité avec la nature eulérienne du modèle, un système de synchronisation des mesures avec le cycle de pulsation de la colonne a été mis en place. Des techniques de mesure innovantes, par traitement d'images, exploitant cette synchronisation ont été développées pour permettre de mesurer le taux de rétention moyen (fraction volumique), la distribution des tailles de gouttes, l'anisotropie ainsi que l'aire interfaciale volumique moyenne. Ces travaux expérimentaux ont fait l'objet d'une communication orale à l'International Congres on Multiphase Flow (ICMF 2010). La phase de modélisation s'est appuyée sur les travaux de D. LHUILLIER qui fournit un modèle eulèrien d''emulsion de type " modèle de m'elange ". L'émulsion y est perçue comme une phase unique, pseudo continue, aux propriétés pondérées par les fractions volumiques respectives de chacune des phases présentes. La nouveauté du modèle réside sur l'emploi d'une équation de transport de l'aire interfaciale volumique, grandeur clé pour le dimensionnement et la mesure de l'efficacité des appareils d'extraction liquide liquide. L'évolution de cette grandeur est le résultat de la compétition entre quatre phénomènes principaux que sont la déformation, le retour à l'isotropie, la coalescence et la fragmentation. La restitution correcte de cette physique a nécessité l'emploi d'une méthode de " fractionnement du pas de temps " où les effets de chaque phénomène sont pris en compte de façon séquentielle pour que les termes puits comme le retour à l'isotropie ou la coalescence n'effacent pas instantanément la production générée par les termes source. Dans un premier temps l'ajustement du modèle s'est basé sur des données de la littérature mettant en jeu des géométries académiques comme le convergent-divergent. Les données expérimentales fraîchement acquises ont ensuite servi à apporter une première validation du modèle sur une géométrie moins courante, la colonne pulsée.

Le but de cette étude est de caractériser les propriétés radiatives d'un milieu poreux fortement hétérogène et anisotrope. Une approche statistique a été adoptée afin de déterminer les fonctions de distribution cumulée d'extinction, d'absorption et de diffusion ainsi que les fonctions de phase de diffusion à partir de la morphologie du milieu et de ses caractéristiques locales. La caractérisation complète a permis de montrer qu'au voisinage des parois, la loi de Beer n'est pas vérifiée. Une expression simple de la fonction de phase a été numériquement démontrée.

The plasma-spraying process generates materials with typical, porous and complex, microstructures. Inspired by Dielectric Multilayer Mirrors (DMMs), thermal sprayed media may be used in the field of optics, particularly for making scattering and reflecting coatings suitable for a large range of wavelengths. In fact, pores inside plasma sprayed matrix create numerous optical index discontinuities, similarly to the gaps created in DMMs, in order to obtain high reflectivity. The porosity of coatings microstructure can be customized by selection of plasma sprayed process parameters. This study aimed to optimize scattering and reflectance properties in porous alumina by the control of spray parameters resulting in the optimized porosity. A self-supporting bi-layer with a diffuse reflectance over 90% over a large band of wavelengths was obtained. The first layer (micro-structured), which is thick enough to support the free standing, was prepared by atmospheric plasma spraying (APS). The second layer (nanostructured) was manufactured by suspension plasma spraying (SPS) over the first layer in order to enhance the reflectance at short wavelengths.