, 71 ? Profils expérimentaux des rapports de mélange en H2O (courbe bleue) et H2 (courbe rouge) observés en soirée par le lidar Raman à différents instants (« Time display ») pour une minute de résolution temporelle et un mètre de résolution spatiale, FIGURE, vol.4

. Également-que-la-faiblesse-de-la-puissance-optique, Raman attendue préconisait l'emploi d'une détection à comptage de photon Nous avons alors pu dimensionner le lidar Raman à 3 voies en tenant compte des besoins de la mesure et des caractéristiques des alvéoles de stockage. Pour le dispositif d'émission réception, un laser impulsionnel de type Nd :YAG émettant 30 mJ { une longueur d

, Pour la détection, nous avons opté pour la technologie SiPM, encore peu utilisée en Lidar, mais qui a donné entière satisfaction dans le cadre de ce projet. L'acquisition, le traitement des données et la visualisation des rapports de mélange ont été développés au moyen d'une carte d'acquisition rapide { 1,25 GS/s (8bits-500 MHz) et du logiciel Labview, l'ensemble étant intégré dans un PC de laboratoire dédié au lidar Au moyen d'un modèle numérique permettant d'anticiper les performances de mesure d'un tel lidar dans de futures alvéoles de stockage, nous avons établi que dans une atmosphère contenant de vapeur d'eau, la mesure du profil de rapport de mélange de l'hydrogène peut être théoriquement envisagée avec une précision de 500 ppm en 36 secondes pour une concentration en H2 de 0,05% (500 ppm), en 8 min pour 1% et 100 minutes pour 4%. En conclusion, nous avons développé avec succès un lidar à la fois innovant et répondant en grande partie aux besoins exprimés par l'Andra. Au meilleur de nos connaissances, il ne semble pas exister aujourd'hui de système similaire dans le monde. Ce lidar a permis de démontrer qu'une mesure de l'hydrogène pouvait être effectuée à distance sur au moins 100 mètres, avec une très haute résolution spatiale (1m), une bonne précision relative (10% sur une concentration de base de 20 000 ppm), une bonne limite de détectivité (600 ppm à 3? en une minute) et une bonne sélectivité vis-à, Concernant l'analyseur spectral servant { adresser les signaux Raman de chaque espèce vers la chaîne de détection qui lui est destinée, un ensemble de miroirs dichroïques et de filtres interférentiels a été sélectionné Nous avons néanmoins pointé des limitations provenant à la fois du lidar lui-même, ainsi que de l'environnement et l'instrumentation de test du lidar

, instabilités mécaniques n'ont pas permis réellement d'évaluer les performances et la stabilité de mesure du lidar sur des temps longs. Les problèmes rencontrés avec les sondes locales d'hydrogène qui devaient donner la « vérité terrain

, Le tableau suivant permet de récapituler ces résultats et de les comparer aux besoins spécifiques, exprimés par l'Andra, liés { la particularité d'une utilisation

]. R. Référencesagi13, A. Agishev, J. Comerón, A. Bach, M. Rodriguez et al., Lidar with SiPM: Some capabilities and limitations in real environment, Opt. Laser Technol, vol.49, pp.86-90, 2013.

S. M. Adler-golden, N. Goldstein, F. Bien, M. W. Matthew, M. E. Gersh et al.,

L. Adams and . Raman, [And05] Dossier2005 -Tome Architecture et gestion du stockage géologique [And10] Note Andra C.RP.AHVL.08.0083, « Projet HA-MA-VL Observation-Surveillance des ouvrages du stockage en formation géologique profonde, pp.831-835, 1992.

N. Andra and -. , Note technique pour les paramètres physiques, chimiques et optiques { considérer pour l'Etude du risque d'inflammation de l'hydrogène induite par laser, p.2015

, Note Andra -CNTAMTD150007, «Mise à jour des spécifications pour le développement d'une solution Lidar (Light detection and ranging) pour le suivi de, p.2015

N. Andra and C. , AMOA-SR1-0000-15-0060, « Dossier d'options de sûreté : Partie exploitation, 2016.

S. K. Arya, S. Krishnan, H. Silva, S. Jean, and S. Bhansali, Advances in materials for room temperature hydrogen sensors, The Analyst, vol.163, issue.12, pp.12-2743, 2012.
DOI : 10.1016/j.sna.2010.08.025

I. Asahi, S. Sugimoto, H. Ninomiya, T. Fukuchi, and T. Shiina, Remote sensing of hydrogen gas concentration distribution by Raman lidar, Lidar Remote Sensing for Environmental Monitoring XIII, p.85260, 2012.
DOI : 10.1117/12.977348

]. I. Asa17, S. Asahi, A. Sugimoto, T. Hoshino, H. Hanafusa et al., Visualization of hydrogen gas displacement in pipe by using Raman effect and estimation of spatial distribution of gas concentration, Proc. 28 th International Laser Radar Conference, 2017.

G. Avila, J. M. Fernández, B. Maté, G. Tejeda, and S. Montero, Ro-vibrational Raman Cross Sections of Water Vapor in the OH Stretching Region, Journal of Molecular Spectroscopy, vol.196, issue.1, pp.77-92, 1999.
DOI : 10.1006/jmsp.1999.7854

G. Avila, J. M. Fernández, B. Maté, G. Tejeda, and S. Montero, The rotational Raman spectra and cross sections of H2O, D2O, and HDO, Journal of Molecular Spectroscopy, vol.220, issue.2, pp.2-259, 2003.
DOI : 10.1016/S0022-2852(03)00123-1

G. Avila, J. M. Fernández, G. Tejeda, and S. Montero, The Raman spectra and cross-sections of H2O, D2O, and HDO in the OH/OD stretching regions, Journal of Molecular Spectroscopy, vol.228, issue.1, pp.38-65, 2004.
DOI : 10.1016/j.jms.2004.06.012

H. Badet, Mémoire de thèse : Effet de la radiolyse sur les systèmes de corrosion anoxiques à très long terme des alliages ferreux, 2013.

A. J. Ball, Investigation of gaseous hydrogen leak detection using Raman scattering and Laser-Induced Breakdown Spectroscopy, 2005.

G. M. Bond, I. M. Robertson, and H. K. Birnbaum, The influence of hydrogen on deformation and fracture processes in high-strength aluminum alloys, Acta Metallurgica, vol.35, issue.9, pp.2289-2296, 1987.
DOI : 10.1016/0001-6160(87)90076-9

M. Boudjiet, V. Cuisset, C. Pellet, J. Bertrand, and I. Dufour, Preliminary results of the feasibility of hydrogen detection by the use of uncoated silicon microcantilever-based sensors, International Journal of Hydrogen Energy, vol.39, issue.35, pp.20497-20502, 2014.
DOI : 10.1016/j.ijhydene.2014.03.228
URL : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00967495

M. Boudjiet, Mémoire de thèse : Microsystèmes durables de mesures de concentration d'hydrogène utilisant des micropoutres sans couche sensible, 2015.

A. L. Buck, New Equations for Computing Vapor Pressure and Enhancement Factor, Journal of Applied Meteorology, vol.20, issue.12, pp.1527-1532, 1981.
DOI : 10.1175/1520-0450(1981)020<1527:NEFCVP>2.0.CO;2

A. Campargue, S. Kassi, K. Pachucki, and J. Komasa, Phys. Chem. Chem. Phys., vol.107, issue.2, pp.802-815, 2012.
DOI : 10.1103/PhysRevLett.107.043005

]. N. Cez08 and . Cézard, Mémoire de thèse, Etude de faisabilité d'un lidar Rayleigh-Mie pour la mesure à courte distance de la vitesse de l'air, de sa température et de sa densité, 2008.

F. Mottay, E. F. Gérôme, and . Benabid, Multi-meter fiber-delivery and pulse selfcompression of
URL : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01180199

, Joule femtosecond laser and fiber-aided laser-micromachining, Opt.Exp, vol.22, issue.9, 2014.

S. Delepine-lesoille, J. Bertrand, L. Lablonde, and X. Pheron, Distributed Hydrogen Sensing With Brillouin Scattering in Optical Fibers, IEEE Photonics Technology Letters, vol.24, issue.17, p.17, 2012.
DOI : 10.1109/LPT.2012.2206578

W. and D. Groot, The use of spontaneous Raman scattering for hydrogen leak detection, 30th Joint Propulsion Conference and Exhibit, 1994.
DOI : 10.1364/AO.31.000831

P. Eraerds, M. Legré, A. Rochas, H. Zbinden, and E. N. Gisin, SiPM for fast Photon-Counting and Multiphoton Detection, Optics Express, vol.15, issue.22, pp.22-14539, 2007.
DOI : 10.1364/OE.15.014539

M. Froidevaux, C. W. Higgins, V. Simeonov, P. Ristori, E. Pardyjak et al., A Raman lidar to measure water vapor in the atmospheric boundary layer, Advances in Water Resources, vol.51, pp.345-356, 2013.
DOI : 10.1016/j.advwatres.2012.04.008

F. Flora and L. Giudicotti, Complete calibration of a Thomson scattering spectrometer system by rotational Raman scattering in H_2, Applied Optics, vol.26, issue.18, pp.4001-4008, 1987.
DOI : 10.1364/AO.26.004001

. Herzberg, Molecular Spectra and Molecular Structure. I. Spectra of Diatomic Molecules, American Journal of Physics, vol.19, issue.6, 1950.
DOI : 10.1119/1.1932852

M. Hess, P. Koepke, and I. Schult, Optical Properties of Aerosols and Clouds: The Software Package OPAC, Bulletin of the American Meteorological Society, vol.79, issue.5, pp.5-831, 1998.
DOI : 10.1175/1520-0477(1998)079<0831:OPOAAC>2.0.CO;2

T. Hübert, L. Boon-brett, G. Black, and U. Banach, Hydrogen sensors ??? A review, Sensors and Actuators B: Chemical, vol.157, issue.2, pp.329-352, 2011.
DOI : 10.1016/j.snb.2011.04.070

, Examen de la maîtrise des risques en exploitation au niveau esquisse du projet Cigéo, p.2014

I. Rapport and . Tome, Projet de stockage Cigéo -Examen du Dossier d'Options de Sûreté, 2017.

P. Jaworski, F. Yu, R. M. Carter, J. C. Knight, J. D. Shephard et al., High energy green nanosecond and picosecond pulse delivery through a negative curvature fiber for precision micro-machining, Optics Express, vol.23, issue.7, pp.8498-8506, 2015.
DOI : 10.1364/OE.23.008498

S. Leparmentier, J. Auguste, G. Humbert, G. Delaizir, S. Delepine-lesoille et al.,

J. Buschaert, J. Perisse, and . Macé, Palladium particles embedded into silica optical fibers for hydrogen gas detection, Micro-structured and Specialty Optical Fibres III, p.91280, 2014.

A. Liméry, N. Cézard, J. Bertrand, and E. A. Hauchecorne, A multi-channel Raman Lidar in photon counting mode using SiPM technology, Imaging and Applied Optics 2016, 2016.
DOI : 10.1364/LACSEA.2016.LTh1G.4

A. Liméry, N. Cézard, D. Fleury, D. Goular, C. Planchat et al., Simultaneous hydrogen and water vapor measurement by Raman lidar for future monitoring of radioactive waste disposal cells, Proc. of International Laser radar Conference, p.28, 2017.

A. Liméry, N. Cézard, D. Fleury, D. Goular, C. Planchat et al., Raman lidar for hydrogen gas concentration monitoring and future radioactive waste management, Optics Express, vol.25, issue.24, pp.30636-30641, 2002.
DOI : 10.1364/OE.25.030636

R. M. Measures, Laser Remote Sensing: Fundamentals and Applications, 1984.

W. F. Murphy, Gas Phase Raman Intensities: A Review of ???Pre-Laser??? Data, Applied Spectroscopy, vol.65, issue.3, pp.211-218, 1969.
DOI : 10.1098/rspa.1950.0144

W. F. Murphy, The rovibrational Raman spectrum of water vapour nu-1 and nu-3, Mol. Phys, vol.36, pp.3-727, 1978.

H. Ninomiya, S. Yaeshima, and K. Ichikawa, Raman lidar system for hydrogen gas detection, Optical Engineering, vol.97, issue.98, p.94301, 2007.
DOI : 10.1364/AO.40.002985

J. P. Parry, J. D. Shephard, M. J. Thomson, M. R. Taghizadeh, J. D. Jones et al., Optical fiber array for the delivery of high peak-power laser pulses for fluid flow measurements, Applied Optics, vol.46, issue.17, pp.3432-3438, 2007.
DOI : 10.1364/AO.46.003432

E. Patterson and J. Gillespie, Simplified ultraviolet and visible wavelength atmospheric propagation model, Applied Optics, vol.28, issue.3, p.3, 1989.
DOI : 10.1364/AO.28.000425

J. Reichardt, U. Wandinger, V. Klein, I. Mattis, B. Hilber et al., RAMSES: German Meteorological Service autonomous Raman lidar for water vapor, temperature, aerosol, and cloud measurements, Applied Optics, vol.51, issue.34, pp.8111-8131, 2012.
DOI : 10.1364/AO.51.008111

R. Salter, J. Chu, and M. Hippler, Cavity-enhanced Raman spectroscopy with optical feedback cw diode lasers for gas phase analysis and spectroscopy, The Analyst, vol.107, issue.20, pp.4669-4676, 2012.
DOI : 10.1021/jp0305640

E. J. Salumbides, J. Bagdonaite, H. Abgrall, E. Roueff, and W. Ubachs, H2 Lyman and Werner band lines and their sensitivity for a variation of the proton???electron mass ratio in the gravitational potential of white dwarfs, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, vol.783, issue.2, pp.1237-1245, 2015.
DOI : 10.1088/0004-637X/783/2/79

R. G. Sellar and D. Wang, Assessment of Remote Sensing Technologies for Location of Hydrogen and Helium Leaks, SiPM de SensL, modèle C-series, pp.10-0290

]. S. Sug17, I. Sugimoto, T. Asahi, and . Shiina, Hydrogen gas concentration measurement in small area using Raman lidar measurement technology, Proc. of International Laser radar Conference, 2017.

B. Sutapuna, M. Tabib-azarab, and A. Kazemic, Pd-coated elastooptic fiber optic Bragg grating sensors for multiplexed hydrogen sensing, Sensors and Actuators B: Chemical, vol.60, issue.1, pp.1-27, 1999.
DOI : 10.1016/S0925-4005(99)00240-3

U. Wandinger, Raman lidar" in Lidar: Range Resolved Optical Remote Sensing of the Atmosphere, Springer Series in Optical Sciences, pp.241-271, 2005.

]. B. Tho81 and . Thole, Molecular polarizabilities calculated with a modified dipole interaction, Chemical Physics, vol.59, issue.3, pp.341-350, 1981.

M. Valla, Mémoire de thèse, Etude d'un lidar doppler impulsionnel à laser Erbium fibré pour des mesures de champ de vent dans la couche limite de l'atmosphère, 2005.

T. Young, Rayleigh scattering, Applied Optics, vol.20, issue.4, p.533, 1981.
DOI : 10.1364/AO.20.000533