Aktis n°29 mar à aoû 2018
Aktis n°29 mar à aoû 2018
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°29 de mar à aoû 2018

  • Périodicité : trimestriel

  • Editeur : Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire

  • Format : (150 x 210) mm

  • Nombre de pages : 12

  • Taille du fichier PDF : 2,0 Mo

  • Dans ce numéro : simulation des effets précoces d'un rayonnement alpha ou proton sur l'ADN.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

Dans ce numéro...
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I PUBLICATIONS Sylvain Meylan S. et al. « Simulation of early DNA damage after the irradiation of a fibroblast cell nucleus using Geant4- DNA » www.nature.com/Scientific Reports, 7  : 11 923. Meylan S. et al. « Geant4-DNA simulations using complex DNA geometries generated by the DnaFabric tool » Comput. Phys. Commun. 204 (2016) 159-169. Développement d'un outil de simulation multiéchelle adapté au calcul des dommages radioinduits précoces dans des cellules exposées à des irradiations d'ions légers (proton et alpha), thèse soutenue par Sylvain Meylan le 21 octobre 2016 à Fontenay-aux-Roses. 8 Aktis n°29 – printemps - été 2018 eux et les espèces radicalaires produites par radiolyse de l’eau et localisées autour de l’ADN. Néanmoins, et compte tenu du nombre important de radicaux générés lors de la simulation et de la complexité que représenterait la prise en compte réaliste de toutes leurs interactions avec toutes les biomolécules dans le noyau cellulaire, plusieurs limites ont été définies pour diminuer l’ampleur des calculs. Ainsi, le choix a été fait de limiter la durée de la simulation de l’étape chimique à 2,5ns. Cette durée correspond, dans la simulation présente, au laps de temps moyen avant qu’un radical OH ne réagisse chimiquement avec une molécule (soit une distance de 5 nm) dans une cellule réelle. Ce délai permet de prendre en compte, indirectement, les interactions chimiques entre les radicaux et les molécules autres que l’ADN (scavenging). Ainsi, la simulation de cette étape se déroule uniquement dans les voxels présents sur la trace de la particule et non pas sur le volume du noyau complet, ce qui optimise grandement le temps de calcul. Autre intérêt du voxel, les calculs sur chacun de ces volumes élémentaires peuvent être réalisés en parallèle dans différents cœurs de calcul, optimisant aussi les temps de calcul. Dans cette modélisation, le nombre retenu pour les cassures simples par effets indirects correspond à 40% de toutes les réactions chimiques entre OH et les sucres calculées par la simulation. En effet, les taux de réactions utilisés dans le code proviennent de données expérimentales qui utilisent du sucre isolé et non pas lié au phosphate. Dans la réalité, Noyau de cellule. Les trois vues représentent les trois échelles  : en haut à droite, les molécules d’ADN dans les voxels ; en haut à gauche, les cubes de voxels ; en bas, le noyau de la cellule rempli des chromosomes constitués à partir des voxels. IRSN/www.nature.com/Scientific Reports seulement 40% de ces réactions conduiraient à la rupture de la chaîne sucre-phosphate. Lors de la simulation avec Géant4-DNA, le rayonnement d’un faisceau est simulé par de nombreuses traces de particules. Dans le cas présent, il s’agit de protons ou de rayonnement alpha dont la balistique permet de les considérer comme indépendantes  : les cassures créées le sont par une seule trace initiale. Entre 1000 et 3 000 particules Une fois l’ensemble des cassures simples localisées (qu’elles soient induites par effets directs qui représentent 20 à 30% des dommages en moyenne, ou par effets indirects), un logiciel dit de clusterisation GLO identifie leurs positions les unes par rapport aux autres pour définir les cassures double brin pour chaque trajectoire de particule. Un nombre de particules initiales, entre 1000 et 3 000 (pour obtenir une incertitude inférieure à 5%), fournit le nombre moyen de cassures double brin pour le type de particule et d’énergie considérées. Pour le moment, la modélisation a été validée en comparant les résultats obtenus aux données expérimentales, en faible nombre, existant dans la littérature pour des irradiations par proton. Néanmoins, ces données présentent des incertitudes et variabilités importantes et les techniques expérimentales utilisées ne permettent pas d’aller plus loin dans la validation de la simulation. La mise en fonctionnement du microfaisceau MIRCOM à l’IRSN permettra d’obtenir des données expérimentales bien plus adaptées pour la validation des modèles.
MA  : Unscaled Real Records Caractérisation DU SÉISME POUR l’étude l'étude DES BÂTIMENTS, LES BIAIS des méthodes de calcul Pour étudier le comportement des bâtiments sur toute la durée d’un séisme de référence, les simulations numériques exploitent des enregistrements de mouvements du sol générés par des séismes réels similaires. Ces enregistrements sont modifiés afin de limiter les temps de calcul. Un doctorant de l’IRSN a évalué l’impact de ces modifications sur les résultats fournis par la simulation. Frequency (Hz) Séismes - Évaluation des risques FORMATION PAR LA RECHERCHE MB  : Linearly Scaled Real Records Frequency (Hz) MC  : Loosely spectrummatched waveforms PSA (g) Frequency (Hz) MD  : Tightly spectrummatched waveforms Frequency (Hz) À gauche, un jeu d’accélérogrammes non simplifiés, et le même jeu après application des 3 méthodes de simplification étudiées durant la thèse. IRSN Pour dimensionner un bâtiment nucléaire en regard des sollicitations sismiques, les ingénieurs du génie civil évaluent en général son comportement par rapport aux mouvements maximums du sol provoqués par le séisme de référence de la zone géographique où il se trouve. Mais, de plus en plus souvent, ils l’évaluent en considérant l’ensemble des mouvements générés au cours du temps par ce séisme. Ceci suppose d’utiliser des enregistrements des mouvements résultant de séismes réels, ou accélérogrammes GLO, cohérents avec le séisme de référence. Pour un séisme de référence il existe, dans les bases de données internationales, une multitude d’accélérogrammes qui présentent inévitablement une certaine variabilité. Diverses méthodes de modification sont donc appliquées pour les rapprocher de la référence et limiter ainsi les temps du calcul de comportement du bâtiment. Durant sa thèse, Levent Işbiliroğlu a évalué l’impact de ces choix de modification sur le résultat final concernant la réponse du bâtiment. Parmi les méthodes de modification existantes, le doctorant en a choisi trois fournissant des accélérogrammes avec des variabilités d’amplitude plus ou moins grandes par rapport au mouvement de référence. Il a appliqué ces méthodes à environ soixante-dix accélérogrammes, et en a extrait plusieurs jeux de cinq (1). Puis il a étudié l’impact de deux types de variabilités sur l’analyse des structures  : la variabilité entre les enregistrements au sein de chaque jeu, et celle existant entre les jeux pour chaque méthode. À cette fin, le doctorant a effectué des tests à la fois sur des modèles simples de bâtiment (i.e. représentés par un ressort) et des modèles plus complexes (représentés par une géométrie en étages). Le résultat obtenu pour chaque modèle a été comparé au résultat obtenu avec les accélérogrammes réels, non modifiés. Plusieurs jeux De cet important ensemble de simulations effectuées, le doctorant a tiré plusieurs enseignements. Parmi ceux-ci, il conclut que, quelle que soit la méthode utilisée, si le choix est fait d’un nombre limité d’enregistrements (par exemple 5), alors il faut en utiliser plusieurs jeux pour une évaluation fiable. S’il faut aussi évaluer l’incertitude associée au résultat, alors les enregistrements non modifiés doivent être privilégiés. Si l’utilisation d’une méthode de modification est inévitable, cette thèse indique le biais induit sur la réponse moyenne de la structure aux sollicitations sismiques et sa variabilité en fonction de la méthode sélectionnée. Ces travaux représentent le début d’une réflexion concernant la pratique courante de sélection/modification d’accélérogrammes compatibles avec l’aléa sismique. Ils seront suivis par d’autres études qui permettront de collecter les éléments nécessaires à l’évolution de telle pratique. ISTerre, projet SINAPS@ CONTACT Maria Lancieri maria.lancieri@irsn.fr Bureau d'évaluation des risques sismiques pour la sûreté des installations - BERSSIN (1) Cinq est en pratique le nombre d’accélérogrammes souvent utilisé pour réaliser une évaluation vis-à-vis du risque sismique car il correspond au minimum recommandé par l’Autorité de sûreté nucléaire (guide ASN/2/01 du 2006 Prise en compte du risque sismique à la conception des ouvrages de génie civil d’installations nucléaires de base à l’exception des stockages à long terme des déchets radioactifs). PUBLICATION Élaboration de stratégies de sélection de signaux accélérométriques pour le calcul du comportement des structures, thèse soutenue par Levent Işbiliroğlu le 1er mars 2017 à l'Institut des Sciences de la Terre (ISTerre) à Saint Martin d'Hères (Isère, France). Aktis n°29 – printemps - été 2018 9



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