Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008 L’INSTRUMENT NATIONAL CESAM : Description et performance d'une chambre de simulation atmosphérique dédiée à l'étude des processus multiphasiques. S. Perrier, J. Wang, E. Perraudin, B. Picquet-Varrault, Y. Katrib, J.F. Doussin

Contexte/Motivations Polluants Secondaires Polluants Secondaires Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008 Contexte/Motivations Polluants Secondaires Phase dissoute Polluants Secondaires Polluants Primaires Secondaires et primaires Phase gazeuse Phase Aérosol

Conception d’une nouvelle chambre de simulation Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008 Conception d’une nouvelle chambre de simulation Temps de vie des aérosols Pression variable et contrôlable Cahier des charges Temps de mélange Enceinte évacuable Contrôle température Irradiation Evolutivité

CESAM Inox : parois peu réactive mise à la terre Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008 CESAM Inox : parois peu réactive mise à la terre Géométrie : Volume = 4,22 m3 S/V = 0,31 m-1 Double parois : circulation fluide Silent blocs : Anti vibrations 12 ports standards de connexion : Souplesse utilisation Possibilité de connecter un grand nombre d’appareils Ventilateur : Temps mélange < 2 mn

CESAM Etanchéité : Brides ISO LF joint viton : vide poussé Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008 CESAM Etanchéité : Brides ISO LF joint viton : vide poussé Moyen de nettoyage Pinf = 1,6.10-4 mbar

CESAM Intérieur chambre Matériau interne : inox poli Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008 CESAM Intérieur chambre Matériau interne : inox poli faibles interactions gaz/particules Facilite le nettoyage mécanique

Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008 CESAM

Irradiation 3 Lampes XBO 4 kW chacune 3 hublots Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008 Irradiation 3 Lampes XBO 4 kW chacune 3 hublots Quartz : transparent à l’UV Lampes à haute pression de Xénon Spectre proche de celui du soleil

Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008 Irradiation

Environnement analytique à CESAM Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008 Environnement analytique à CESAM Paramètres environnementaux - T labo - T CESAM - P labo - P CESAM : Plusieurs gammes - RH Analyse Physique Service microscopie Spectroradiomètre SMPS Analyse Chimique Gaz Particules

Suivi de la composition chimique phase gaz Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008 Suivi de la composition chimique phase gaz Analyseurs : - 03 - NO - NO2 - CO - SO2 Service analyse composés carbonylés Au sein du pôle analytique organique du LISA IRTF Cellule multiréflexion MS en ligne Projet de développement Complémentarité de l’analyse

Caractérisation de l’aérosol Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008 Caractérisation de l’aérosol 2 méthodes complémentaires : SFE/GC/MS SPLAM Analyse off line Analyse on line particules individuelles Dissolution dans fluide supercritique Détection des particules par laser Transfert en tête de colonne GC Caractérisation granulométrique Analyse MS Désorption et ionisation laser Analyse TOF-MS Avantage : analyse temps réel Avantage : sensibilité

Intégration de l’environnement analytique sur la plateforme Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008 Intégration de l’environnement analytique sur la plateforme Nombreux instruments : Assurance Qualité des résultats Synchronisation mesures Centralisation données Archivage format standard (EuroChamp) Pérennité des données

Gestion par Pole de Donnée du LISA Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008 Diagramme fonctionnel du pilotage de CESAM Capteurs Analogiques Capteurs Numériques Module ADC/DAC/IOTTL Console de Contrôle Commandes Modules Commandés Analogiques / IOTTL Ethernet (local) Vers Base de Données Gestion par Pole de Donnée du LISA Capteurs RS232 Module HUB RS232 Modules Commandés RS232 Modules Commandés Ethernet PC Utilisateur : Visualisation, Acquisition

Infrastructures - Hall technique - Rez de chaussée - Plan incliné Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008 Infrastructures - Hall technique - Rez de chaussée - Plan incliné

Capacité à générer et vieillir un aérosol Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008 Capacité à générer et vieillir un aérosol t (mn) Temps de vie de l’aérosol : 10h à 4 jours Capacité d’étude du vieillissement de l’aérosol

Capacité à reproduire le rayonnement solaire Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008 Capacité à reproduire le rayonnement solaire Mise en place jeu de filtres Proximité spectre solaire 9mm Capacité à simuler différentes altitude Homogénéité Facteur 2 à 5 Compensée par un mélange efficace Travail en cours actinométrie chimique Valeur Jmoyen

Capacité à générer des nuages Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008 Capacité à générer des nuages Laser Injection Vapeur d’eau Diode Injection vapeur d’eau RH = 110-120% Détente rapide (200 mbars en 12s) Détection : Signal d’une photodiode qui collecte la lumière du laser source diffusée par les gouttelettes d’eau

Nucléation gouttelettes Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008 Capacité à générer des nuages Nucléation gouttelettes Présence du nuage Evaporation du nuage Temps de vie du nuage généré : environs 15 mn

Conclusions Outils opérationnel Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008 Conclusions Outils opérationnel Équipé d’un ensemble instrumental complet Système d’acquisition intégrant l’ensemble des instruments Capacité à générer des aérosols temps de vie compatible avec leur étude sur des durées pertinentes Capacité à simuler le rayonnement solaire Capacité générer des nuages

Atelier Expérimentation et Instrumentation, Toulouse 30 Mai 2008 MERCI