MODELISATION NUMERIQUE ET VALIDATION EXPERIMENTALE DE LA CINETIQUE CHIMIQUE DE PLASMAS DE SF 6, SF 6 + CF 4 ET SF 6 + N 2 EN EXTINCTION, EN PRESENCE D'UN ISOLANT SOLIDE ORGANIQUE, DE CUIVRE, D'OXYGENE ET D'EAU PDF Download
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Book Description
EXPERIMENTALEMENT A ETE DEMONTREE L'INFLUENCE DE LA VAPORISATION D'ISOLANTS SOLIDES ORGANIQUES (TEFLON, POLYPROPYLENE, POLYETHYLENE, MEGELIT, NYLON, RESINE EPOXYDE) SUR LA DECOMPOSITION DU SF 6 DANS DU SF 6 AVEC/SANS 0,2%O 2/H 2O ET DANS DES MELANGES SF 6-CF 4 (50-50) AVEC/SANS 0,2%O 2/H 2O ET SF 6-N 2 (10,6-89,4) AVEC/SANS 0,2%O 2 SOUS L'EFFET DE CLAQUAGES ELECTRIQUES GENERES A PARTIR DE LA DECHARGE D'UN CONDENSATEUR (P = 100 KPA, GEOMETRIE POINTE-PLAN, ENERGIE PAR CLAQUAGE = 3,59J). LES SOUS-PRODUITS GAZEUX ISSUS DE LA DISSOCIATION D'UNE PARTIE DU SF 6 ET/OU DE L'ISOLANT ET DE N 2 ONT ETE ANALYSES ET DOSES PAR CHROMATOGRAPHIE EN PHASE GAZEUSE. LA SIMULATION DE CE PHENOMENE A ETE REALISEE PAR UN MODELE DE CINETIQUE CHIMIQUE CALCULANT L'EVOLUTION DE LA COMPOSITION D'UN PLASMA D'ARC EN EXTINCTION ET QUI PERMET DE CONNAITRE LES DENSITES DES SOUS-PRODUITS FORMES A T = 300K ET P = 101,3KPA. ARC ET CLAQUAGES HAUTE ENERGIE ETANT PROCHES ENERGETIQUEMENT L'ETUDE COMPARATIVE DES MELANGES PRECITES A MONTRE QUE POUR UN ISOLANT DONNE LA VALEUR DE (SF 4 + SOF 2) A V E C I S O L A N T (SF 4 + SOF 2) S A N S I S O L A N T / CF 4 (SF 4 + SOF 2) / CF 4 EST INDEPENDANTE DE L'INTENSITE DE LA CONTRAINTE, DE LA CONCENTRATION DE SF 6 ET DE LA PRESENCE D'IMPURETES TOUT AU MOINS TANT QUE LEUR CONCENTRATION RESTE FAIBLE PAR RAPPORT A CELLE DU SF 6. LA SIMULATION A MONTRE LE ROLE DES IMPURETES SUR LA FORMATION ET LA CONCENTRATION DES SOUS-PRODUITS DU SF 6 ET A CONFIRME QUE POUR UNE MEME QUANTITE D'ISOLANT VAPORISEE UN ISOLANT CONTENANT DES ATOMES DE FLUOR CONDUIT A UN TAUX DE DECOMPOSITION DU SF 6 PLUS FAIBLE QU'UN ISOLANT N'EN CONTENANT PAS. LES EXPERIENCES AVEC LES MELANGES SF 6-CF 4 ET SF 6-N 2 ONT MONTRE QU'AVEC/SANS ISOLANT LES TAUX DE PRODUCTION DES PRINCIPAUX SOUS-PRODUITS (SF 4 + SOF 2) ET S 2F 1 0 SONT LEGEREMENT PLUS FAIBLES DANS LE CAS DU MELANGE QUE DANS CELUI DU SF 6. MODELE ET EXPERIENCE ONT CONFIRME QUE LE ROLE DES IMPURETES POUVANT REAGIR AVEC DES ATOMES DE FLUOR ET DONC CONTRECARRER LA REFORMATION DU SF 6 EST D'AUTANT PLUS IMPORTANT QUE LA CONCENTRATION EN SF 6 DANS LA PHASE GAZEUSE EST PLUS FAIBLE.
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EXPERIMENTALEMENT A ETE DEMONTREE L'INFLUENCE DE LA VAPORISATION D'ISOLANTS SOLIDES ORGANIQUES (TEFLON, POLYPROPYLENE, POLYETHYLENE, MEGELIT, NYLON, RESINE EPOXYDE) SUR LA DECOMPOSITION DU SF 6 DANS DU SF 6 AVEC/SANS 0,2%O 2/H 2O ET DANS DES MELANGES SF 6-CF 4 (50-50) AVEC/SANS 0,2%O 2/H 2O ET SF 6-N 2 (10,6-89,4) AVEC/SANS 0,2%O 2 SOUS L'EFFET DE CLAQUAGES ELECTRIQUES GENERES A PARTIR DE LA DECHARGE D'UN CONDENSATEUR (P = 100 KPA, GEOMETRIE POINTE-PLAN, ENERGIE PAR CLAQUAGE = 3,59J). LES SOUS-PRODUITS GAZEUX ISSUS DE LA DISSOCIATION D'UNE PARTIE DU SF 6 ET/OU DE L'ISOLANT ET DE N 2 ONT ETE ANALYSES ET DOSES PAR CHROMATOGRAPHIE EN PHASE GAZEUSE. LA SIMULATION DE CE PHENOMENE A ETE REALISEE PAR UN MODELE DE CINETIQUE CHIMIQUE CALCULANT L'EVOLUTION DE LA COMPOSITION D'UN PLASMA D'ARC EN EXTINCTION ET QUI PERMET DE CONNAITRE LES DENSITES DES SOUS-PRODUITS FORMES A T = 300K ET P = 101,3KPA. ARC ET CLAQUAGES HAUTE ENERGIE ETANT PROCHES ENERGETIQUEMENT L'ETUDE COMPARATIVE DES MELANGES PRECITES A MONTRE QUE POUR UN ISOLANT DONNE LA VALEUR DE (SF 4 + SOF 2) A V E C I S O L A N T (SF 4 + SOF 2) S A N S I S O L A N T / CF 4 (SF 4 + SOF 2) / CF 4 EST INDEPENDANTE DE L'INTENSITE DE LA CONTRAINTE, DE LA CONCENTRATION DE SF 6 ET DE LA PRESENCE D'IMPURETES TOUT AU MOINS TANT QUE LEUR CONCENTRATION RESTE FAIBLE PAR RAPPORT A CELLE DU SF 6. LA SIMULATION A MONTRE LE ROLE DES IMPURETES SUR LA FORMATION ET LA CONCENTRATION DES SOUS-PRODUITS DU SF 6 ET A CONFIRME QUE POUR UNE MEME QUANTITE D'ISOLANT VAPORISEE UN ISOLANT CONTENANT DES ATOMES DE FLUOR CONDUIT A UN TAUX DE DECOMPOSITION DU SF 6 PLUS FAIBLE QU'UN ISOLANT N'EN CONTENANT PAS. LES EXPERIENCES AVEC LES MELANGES SF 6-CF 4 ET SF 6-N 2 ONT MONTRE QU'AVEC/SANS ISOLANT LES TAUX DE PRODUCTION DES PRINCIPAUX SOUS-PRODUITS (SF 4 + SOF 2) ET S 2F 1 0 SONT LEGEREMENT PLUS FAIBLES DANS LE CAS DU MELANGE QUE DANS CELUI DU SF 6. MODELE ET EXPERIENCE ONT CONFIRME QUE LE ROLE DES IMPURETES POUVANT REAGIR AVEC DES ATOMES DE FLUOR ET DONC CONTRECARRER LA REFORMATION DU SF 6 EST D'AUTANT PLUS IMPORTANT QUE LA CONCENTRATION EN SF 6 DANS LA PHASE GAZEUSE EST PLUS FAIBLE.
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LA THESE A POUR BUT LA MODELISATION DE LA CINETIQUE CHIMIQUE DU SF#6 DANS UN ARC DE DISJONCTEUR EN EXTINCTION EN PRESENCE D'IMPURETES QUI PEUVENT ETRE DE TROIS SORTES: L'EAU, LE CARBONE (OU LE CF#4) ET LE CUIVRE. CE TRAVAIL REPOSE SUR LA RESOLUTION D'UN SYSTEME D'EQUATIONS DIFFERENTIELLES COUPLEES CORRESPONDANT AUX EQUATIONS DE CONSERVATION DES DIFFERENTES ESPECES CHIMIQUES, METTANT EN JEU LES DIVERSES VOIES DE CREATION ET DE DISPARITION DE CES ESPECES PAR LE BIAIS DE TOUTES LES REACTIONS CHIMIQUES LES LIANT ENTRE ELLES. LE MODELE EST CONSTITUE EN TOUT DE 61 ESPECES CHIMIQUES RELIEES ENTRE ELLES PAR 230 REACTIONS CHIMIQUES. AFIN DE VALIDER LES RESULTATS OBTENUS PAR LE MODELE CINETIQUE, NOUS AVONS REALISE UNE SERIE D'EXPERIENCES DONT LES MESURES ONT POUR BUT DE QUANTIFIER LES PROPORTIONS DES ESPECES GAZEUSES CONTENUES DANS LE MILIEU, APRES LE REFROIDISSEMENT DE L'ARC. NOUS AVONS D'ABORD CALCULE LES COMPOSITIONS D'EQUILIBRE DE DIVERS MELANGES CONSTITUES CHACUN DE SF#6 ET D'UNE CERTAINE CONCENTATION VARIABLE EN IMPURETES. L'ETUDE DE CES COMPOSITIONS A PERMIS LA CONNAISSANCE DES TEMPS DE RELAXATION DES DIFFERENTES ESPECES, GRANDEURS QUI PERMETTENT D'ESTIMER A PRIORI SI DES ECARTS A L'EQUILIBRE CHIMIQUE DU MILIEU APPARAISSENT. NOUS AVONS ENSUITE CALCULE LES COMPOSITIONS DES DIVERS MILIEUX ENVISAGES DURANT L'EXTINCTION DU PLASMA. NOUS AVONS PU FAIRE VARIER LA DECROISSANCE DE LA TEMPERATURE ET LA PRESSION. LE RESULTAT LE PLUS REMARQUABLE OBTENU PAR LE CODE NUMERIQUE EST LE COMPORTEMENT DES ESPECES SOF#2 ET SO#2F#2 DURANT L'EXTINCTION DE L'ARC. LES DENSITES DE CES DEUX ESPECES ONT UNE EVOLUTION TRES DIFFERENTE DE CELLE PREVUE PAR LA COMPOSITION D'EQUILIBRE. CETTE EVOLUTION A ETE CONFIRMEE LORS DES ESSAIS EXPERIMENTAUX. LE SOF#2 EST MAJORITAIRE DEVANT LE SO#2F#2 EN DESSOUS DE 1 000 K ET SE TRANSFORME EN SO#2 A LA TEMPERATURE AMBIANTE DE 300 K AVEC UNE CONSTANTE DE TEMPS QUI DEPASSE LE MOIS. UNE ESPECE TRES IMPORTANTE EST LA MOLECULE S#2F#1#0 PUISQU'ELLE EST TRES TOXIQUE. D'APRES NOS CALCULS, LA PRODUCTION DE S#2F#1#0 DANS CES DISPOSITIFS RESTE TRES FAIBLE ET L'ETUDE EXPERIMENTALE A MONTRE QUE LA PROPORTION DE CETTE MOLECULE EST INFERIEURE AU SEUIL DE DETECTION DU SYSTEME UTILISE QUI SE SITUE A 1 PPMV
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L'ETUDE DES PROCESSUS REACTIONNELS SOUS DECHARGE ELECTRIQUE BASSE PRESSION DANS LES MELANGES DE GAZ FLUORES SF#6 ET CF#4 POSE LE PROBLEME PARTICULIER DE LA CONNAISSANCE DES PHENOMENES ELEMENTAIRES RESPONSABLES DES REACTIONS DE FRAGMENTATION. LA SIMULATION CINETIQUE DE LA DECOMPOSITION DE CF#4 ET SF#6 EN PRESENCE DE TRACES D'IMPURETES TELLES QUE O#2 ET H#2O PERMET DE METTRE L'ACCENT SUR L'IMPORTANCE DES MECANISMES RADICALAIRES. L'INTERVENTION DES RADICAUX O ORIENTE LA CINETIQUE VERS LA CONSOMMATION IRREVERSIBLE DES FRAGMENTS CF#X ET SF#X POUR FORMER LES OXYFLUORURES ET L'AUGMENTATION DE LA CONCENTRATION DU FLUOR ATOMIQUE. PAR AILLEURS, LA COMPARAISON MODELE-EXPERIENCE MET EN EVIDENCE L'IMPORTANCE DES PROCESSUS D'ECHANGE AUX PAROIS. LA SURFACE APPARAIT COMME UN PIEGE DES ATOMES DE FLUOR LIBRE DE LA DECHARGE. L'ANALYSE DES FILMS TRAITES MET EN EVIDENCE TOUTE UNE GAMME DE MOUILLABILITE EN FONCTION DU TEMPS DE TRAITEMENT. LES MODIFICATIONS DES PROPRIETES DE LA SURFACE AINSI QUE CELLES DU PLASMA SONT EGALEMENT FONCTION DE LA CONFIGURATION DES ELECTRODES ET DE LA FREQUENCE D'EXCITATION. UNE STRUCTURE SIMILAIRE A CELLE DU PTFE EST OBTENUE DANS LE CAS D'UN TRAITEMENT A 13,56 MHZ AVEC DES ELECTRODES ASYMETRIQUES. DES GROUPEMENTS SF#X SONT IDENTIFIES PAR L'ANALYSE SIMS STATIQUE DE LA SURFACE DES ECHANTILLONS TRAITES PAR PLASMA SF#6. CEPENDANT CES GROUPEMENTS SONT ELIMINES PROGRESSIVEMENT EN FONCTION DU TEMPS DE TRAITEMENT, SOUS BOMBARDEMENT IONIQUE DU POLYMERE PAR LE PLASMA. LA PRESENCE D'ESPECES EXOGENES DANS LA MATRICE DU POLYMERE APPARAIT EGALEMENT COMME UNE ETAPE DETERMINANTE DE LA CINETIQUE REACTIONNELLE DANS LA MESURE OU ELLES CONSTITUENT UNE SOURCE D'ESPECES POLLUANTES DU DIELECTRIQUE GAZEUX. L'ANALYSE DE LA DECHARGE DES MELANGES BINAIRES SF#6-O#2, CF#4-O#2 ET SF#6-CF#4 MET EN EVIDENCE LA MODIFICATION DE L'ASPECT ENERGETIQUE, LIEE AUX PHENOMENES D'ATTACHEMENT ELECTRONIQUE, EN FONCTION DE LA COMPOSITION DU MELANGE. PAR AILLEURS, L'ACQUIS SPECIFIQUE A L'UNE OU L'AUTRE DES ESPECES CF#4 OU SF#6, NE PERMET PAS LA PREDICTION DES PROPRIETES DES MELANGES ET DE LEURS SPECIFICITES: L'INCORPORATION DE FAIBLES QUANTITES DE SF#6 DANS UN PLASMA DE CF#4 FAVORISE LA DECOMPOSITION DE CE GAZ ALORS QUE L'ADDITION DE FAIBLES POURCENTAGES DE CF#4 A UN PLASMA SF#6 AMELIORE SA STABILITE CHIMIQUE PAR LA REGENERATION DE LA MOLECULE SF#6 A PARTIR DU FLUOR LIBERE PAR LA DISSOCIATION DE CF#4
Author: Heiner Klinkrad Publisher: Springer Science & Business Media ISBN: 3540376747 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 438
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The future evolution of the debris environment will be forecast on the basis of traffic models and possible hazard mitigation practices. The text shows how large trackable objects will have re-entry pinpointed and predictions made on related risk assessment for possible ground impact. Models will also be described for meteoroids which are also a prevailing risk.
Author: ISABELLE.. COLL
Author: ISABELLE.. COLL
Author: Egil Borge
Author: YOLANDE.. KHAIRALLAH
Author: Goddard Space Flight Center. Office of Public Affairs
Author: Heiner Klinkrad