Titel Promotor Affiliaties "Korte inhoud" "Verspreiding van gassen in gedeeltelijk verzadigde klei - gebaseerde materialen" "Hans Janssen" "Afdeling Bouwfysica" "In veel landen in Europa worden materialen op basis van klei beschouwd als veilig voor de berging van hoog- en middelradioactief afval, hetzij als een belangrijke component in het aangelegde barrièresysteem, hetzij als geologische formatie om de berging te herbergen. Bovendien hebben alle onderzochte klei een hoge sorptiecapaciteit voor veel radionucliden (Altmann et al., 2012; Maes et al., 2008; Maes et al., 2004), een laag hydraulisch geleidingsvermogen (Enssle et al., 2011; Yu et al., 2013) en interessante zelfdichtende eigenschappen (Van Geet et al., 2008; Zhang, 2013). Aangezien deze materialen op basis van klei een lage waterdoorlaatbaarheid hebben, is diffusie het belangrijkste transportmechanisme. Daarom is een goede kennis van relevante diffusiecoëfficiënten belangrijk om de veiligheidsfunctie van deze kleimaterialen te beoordelen. In de literatuur zijn voornamelijk diffusiecoëfficiënten voor radionucliden gerapporteerd als onderdeel van de inventarisatie. Naast de inventarisatie van radionucliden komen echter ook gassen vrij (voornamelijk afkomstig van anaërobe metaalcorrosie) en kennis van de diffusiecoëfficiënten van opgeloste gassen is ook van belang omdat deze een essentiële parameter zijn voor de beoordeling van het evenwicht tussen gasvorming en gasdissipatie door diffusie. Wanneer deze laatste niet in evenwicht is, zal er een vrije gasfase ontstaan, wat leidt tot gasdrukopbouw, die de barrièrefunctie van kleimaterialen kan beïnvloeden. Onlangs heeft het SCK-CEN een unieke, grote dataset van diffusiecoëfficiënten van verschillende gassen (binaire gassen H2/N2, edelgassen en lichte koolwaterstoffen) voor verschillende materialen (Boomklei, Eigenbilzenzand, Opalinus-klei, Callovo-Oxfordiaklei, bentoniet, schalie, cementpasta en beton) opgesteld. Alle diffusiemetingen zijn uitgevoerd op volledig verzadigde monsters, waarbij gassen zijn opgelost in water. In bepaalde stadia van de ontwikkeling van de opslagplaats kunnen echter onverzadigde omstandigheden bestaan. De diffusiecoëfficiënten van gassen in kleigesteente en buffermateriaal bij gedeeltelijk verzadigde omstandigheden zijn momenteel onbekend. Gezien het feit dat het transport van gassen een grote invloed heeft op de evolutie van afvalbergingen, hebben verschillende afvalbeheerorganisaties (WMO's) de noodzaak uitgedrukt om het effect van desaturatie op diffuus transport van gassen te beoordelen binnen het eerste Europese gezamenlijke project voor het beheer en de berging van radioactief afval (EURAD). Het doctoraat zal worden uitgevoerd in de internationale context van het EC-project, met nauwe samenwerking tussen het SCK-CEN en het Paul Scherrer Instituut (PSI, CH) en andere partners die betrokken zijn bij EURAD. Het hoofddoel van het doctoraat is te onderzoeken hoe desaturatie de diffusieve eigenschappen van de monsters voor gassen beïnvloedt. Dit zal gebeuren door diffusie-experimenten uit te voeren op verschillende kleirijke materialen (bv. Boomklei, Opalinusklei, bentoniet, zandbentonietmengsels, ...) in verschillende verzadigingsgraden (maar nog steeds sterk verzadigd om een continue gasweg te vermijden), met behulp van verschillende gassen (He, Ne, CH4, C2H6). Er bestaan verschillende methoden om transportexperimenten uit te voeren onder onverzadigde omstandigheden (bv. osmosemethode, verzadigde zoutmethode ...), maar geen van deze methoden is gebruikt om de diffusie van opgeloste gassen te meten. De diffusiegegevens zullen worden aangevuld met een volledige petrofysische karakterisering van alle monsters om het effect van veranderende petrofysische eigenschappen op de diffusie te beoordelen en de waarnemingen te vergelijken met die van volledig verzadigde monsters. Vertaald met www.DeepL.com/Translator (gratis versie)" "Multivariate eindige elementenmethode voor elliptische PDE's met willekeurige diffusiecoëfficiënten" "Dirk Nuyens" "Afdeling NUMA, Numerieke Analyse en Toegepaste Wiskunde" "We ontwikkelen een multivariate eindige-elementenmethode (MDFEM) voor het oplossen van elliptische PDE's met willekeurige diffusiecoëfficiënten waarbij de diffusiecoëfficiënt wordt geparametriseerd door een aftelbaar oneindig aantal willekeurige variabelen en een geschikt functiesysteem. We beschouwen twee modellen van parametrische diffusiecoëfficiënten: uniform en lognormaal.We laten zien dat de MDFEM de computationele complexiteit vermindert voor het schatten van de verwachte waarde van een lineaire functie van de oplossing van de PDE.Het voorgestelde algoritme combineert de multivariatedecompositiemethode (MDM) om oneindigdimensionale integralen te berekenen met de eindige-elementenmethode (FEM) om verschillende instanties van de PDE op te lossen.De strategie van de MDFEM is om het oneindigdimensionale probleem te ontleden in meerdere eindigdimensionale problemen die zich lenen voor eenvoudiger parallellisatie dan om een enkel groot dimensionaal probleem op te lossen.We passen de analyse van de MDM aan om de log-factor op te nemen die al dan niet in foutgrenzen verschijnt voor multivariate kwadratuur omdat dit nodig is voor onze analyse.Voor het uniforme geval specialiseren we de kwadratuurregels als twee soorten quasi-Monte Carloregels, namelijk digitaal verschoven veeltermroosterregels en hogere-orde veeltermroosterregels.We presenteren dan een grens voor de fout van de MDFEM en tonen hogere orde convergentie in functie van de totale rekenkosten in geval van veeltermroosterregels van hogere orde in combinatie met eindige-elementenmethoden van hogere orde.We breiden het MDFEM-algoritme uit naar het lognormale geval. De grootste moeilijkheid is dat in dit geval het MDFEM-algoritme kwadratuurregels vereist over de onbegrensde Euclidische ruimte met betrekking tot de Gaussverdeling. Het idee is om het Euclidische domein af te breken en vervolgens de resulterende integralen zodanig in de eenheidskubus te transformeren dat ze kunnen worden benaderd door QMC-regels van hogere orde, in het bijzonder door doorheengevlochten veeltermroosterregels. Door dergelijke kwadratuurregels toe te passen voor het MDFEM-algoritme, bereiken we hogere-ordeconvergentie in termen van de fout versus totale rekenkosten. Hierdoor verbeteren we aanzienlijk bestaande resultaten die alleen eerste-orde kwadratuurregels gebruiken.Ten slotte gebruiken we een vergelijkbare afbrekingsstrategie om multivariate integralen over de Euclidische ruimte te benaderen voor analytische functies (dit is in feite eerst bestudeerd). We gebruiken een oneindig rooster met verschillende roosterafstanden in elke richting om de functie te bemonsteren en vervolgens af te breken. In onze analyse worden de roosterafstanden en het afgebroken domein gekozen door de afknottingsfout en de discretisatiefout optimaal te balanceren. We tonen expliciete bovengrenzen die de exponentiële convergentiesnelheid bereiken voor een ruimte met gewogen analytische functies.Numerieke tests bevestigen onze theoretische bevindingen.                                                                                          " "Culture and Economic Development." "Jo Swinnen" "Onderzoeksgroep Ontwikkelingseconomie, Leuven" "This dissertation contains four chapters on comparative development, political economy, public economics and migration with focus on cultural values. The first chapter investigates the ancient origins of differences of cultural traits across countries; in particular, using a large set of measures of culture it identifies the cultural traits associated with genetic distances. The second chapter explores the direct and barrier effects of culture on economic development; it shows both theoretically and empirically that whenever the technological frontier is at the top or bottom of the world distribution of a cultural value, there exists an observational equivalence between absolute cultural distances and cultural distances relative to the frontier, preventing the identification of its direct and barrier effects. The third chapter investigates the relationship between national identity and public goods provision across wide range of countries; it challenges the conventional wisdom on the role of nation building as a mean for mitigating the adverse effect of fractionalization, suggesting that most of the time it is used as a tool to divert the attention of its citizens from most pressing issues, such as provision of elementary public goods. The fourth chapter explores the effect of cultural traits on migration; in particular, it investigates the effect of values, beliefs and attitudes on the intention to emigrate from Europe and Central Asia; it provides new insights into the determinants of international migration, revealing some of its less known consequences." "Invloed van verschillende procesgeïnduceerde (micro)structuren op de in vitro zetmeelverteerbaarheid van gewone bonen: Een kinetische benadering" "Tara Grauwet" "Afdeling: Centrum voor Levensmiddelen- en Microbiële Technologie" "Iedereen heeft er al van gehoord: de voedselketen en zijn producten moet dringend nog meer focus leggen op duurzame levensmiddelen die een positief effect hebben op de menselijke gezondheid, maar daarnaast ook tegemoetkomen aan een verminderde belasting op het milieu. In dit kader wordt een verhoogde consumptie van plantaardige levensmiddelen (bvb. granen, fruit, peulvruchten, noten, groenten) sterk aangeraden. Als voedingswetenschappers en de bijhorende industrieën zich meer gaan toeleggen op de ontwikkeling van veilig en nutritioneel hoogstaande levensmiddelen van duurzame bronnen, kunnen we dagelijks een stapje vooruit zetten. Peulvruchten, meer bepaald de droge zaden van deze familie, vormen een bijzonder interessante voedingsgroep in dit verhaal. Deze droge peulvruchtzaden bevatten een groot scala aan verschillende macro- en micro‑nutriënten die allen op verschillende structurele niveaus van nature in de zaden zijn ingebouwd. Droge peulvruchtzaden worden op zich niet geconsumeerd, maar worden eerst behandeld voor consumptie. Deze procesvoeringsstappen hebben een invloed op de eetbaarheid van de zaden (bvb. hardheid/kauwbaarheid) , maar ook op hun structurele organisatie en vertering. Fundamentele studies die de mogelijkheid van procesvoering bestuderen om structuur op verschillende schaalniveaus (macrostructuur, microstructuur, moleculaire structuur) te modificeren, zijn echter beperkt.Wij postuleren in dit doctoraatsonderzoek dat procesvoering kan gebruikt worden als een strategie die specifieke (micro)structuren van de gewone boon kan genereren en dat deze specifieke structuren kunnen resulteren in verschillende in vitro verteringseigenschappen van zetmeel. De gewone boon werd in dit werk gekozen als representatieve matrix en dit zowel op het niveau van belang van productie als consumptie in de droge peulvruchtenfamilie. Als eerste uitdaging werden een scala van procesvoeringsvariabelen uitgevoerd en werd het effect hiervan op de macro- en micro-structurele eigenschappen van de gewone boon bestudeerd. Meer bepaald werd telkens het effect van een welbepaalde combinatie van variabelen geëvalueerd in functie van de procestijd (kinetica). Als tweede uitdaging werd vervolgens de consequentie van een reeks duidelijk verschillende structuren bestudeerd inzake in vitro zetmeel digestie. Specifieke aandacht werd besteed aan de digestie in de dunne darm, waarbij ook het effect van digestietijd (kinetica) werd geobserveerd gebruik makende van zowel kwantitatieve als kwalitatieve technieken.Conventionele (95°C, 0.1 MPa, f(t)) en alternatieve (25°C, 600 MPa, f(t) or 95°C, 600 MPa, f(t)) procesvoering werd gebruikt. Enkel wanneer hoge temperaturen werden gebruikt, konden gewone bonen van eetbare hardheid worden bekomen. Wanneer gewone boon werd behandeld bij hoge druk (600 MPa) bij 25°C, kon er geen duidelijke hardheidsreductie worden waargenomen, zelfs bij lange procestijd. Gelijkaardige hardheidsprofielen werden bekomen voor de twee bestudeerde procestechnieken bij verhoogde temperatuur (95°C), ongeacht of deze behandeling nu bij hoge druk of bij atmosfeerdruk werd uitgevoerd. Wanneer voor beide behandelingen bij verhoogde temperatuur eenzelfde mechanische desintegratiestap in rekening werd genomen, resulteerde dit ook in gelijkaardige microstructuren. Stalen die slechts een korte procestijd ondergingen, werden eerder gekarakteriseerd door celclusters en open cellen als microstructuur. Celwandbreuk kwam wellicht veel voor omdat pectine in de middenlamella van de primaire celwand onder deze condities wellicht nog niet (voldoende) was gesolubiliseerd. Bij het verlengen van de procestijd, werden steeds grotere porties aan individuele cellen in de stalen waargenomen, wanneer de thermisch geïnduceerde pectinesolubilisatie wel voldoende had kunnen optreden. In de consumptieketen van de gewone boon komt steeds een stap van mechanische desintegratie voor. Deze kan onderdeel maken van de keten (bvb. bij productie van ingrediënten en producten) of deze kan onderdeel uitmaken van de verteringsketen: in de mondfase vindt bij consumptie van vaste levensmiddelen een belangrijke vermalingsstap plaats. Om het effect van dergelijke menselijk kauwfase te bestuderen, werd een kauwstudie uitgevoerd met hulp van 20 deelnemers die werden gevraagd thermische behandelde bonen te kauwen en uit te spuwen op het moment van doorslikken bij normale consumptie. Tijdens verschillende sessies werd aan de deelnemers gevraagd om bonen van verschillende hardheden na koken (95°C, 0.1 MPa, f(t)), te kauwen, alhoewel allen eetbaar. Als resultaat bleek dat individuele kauwpatronen geen significante invloed hadden op de partikelgroottedistributies van de bolussen. De hardheid van de stalen na koken hadden wel een duidelijke invloed op de partikelgroottedistributies van de bolussen. Vanuit microstructuurstandpunt bleken individuele gesloten cellen de karakteristieke microstructuur van de bolussen, waarbij het massa‑aandeel van deze karakteristieke microstructuur duidelijk toenam in functie van langere kooktijd en dus de lagere residuele hardheid. Met de toename van massapercentage van de fractie bestaande uit individuele cellen, nam het massapercentage van grotere microstructuren (celclusters) af.Ook na in vitro digestie van de bekomen in vivo bolussen, bleek een individuele gesloten cotyledon cel de meest karakteristieke microstructuur. In deze cel spelen aanwezige zetmeelomgevende barrières (met name celwand en proteinematrix) wellicht een belangrijke rol in de zetmeelvertering. Uit dit werk bleek dat in vitro verteerde heterogene in vivo bolussen en homogene geïsoleerde individuele cotyledon cellen van gekookte gewone boon, verschillende kooktijden in rekening genomen, resulteerden in duidelijk verschillende zetmeelverteringseigenschappen en verteringsgedrag in functie van de tijd (kinetica). Deze verschillende en bijhorende kinetische data werden gekwantificeerd met mathematische modellering gebruik makende van een reparametriseerd logistisch model. Dit logistisch model werd voor de eerste keer gebruikt in het kader van zetmeeldigestie. De gedetecteerde verschillende werden verklaart aan de hand van geobserveerde procesgeïnduceerde verschillen op het niveau van de zetmeelbarrières. Meer bepaald werden langere lagfases bekomen in stalen die slechts gedurende kortere tijd werden behandeld en gekarakteriseerd werden door cellen met lagere graad van celwand permeabiliteit alsook een meer compact proteinenetwerk. Analoog werden hogere reactiesnelheidsconstanten bij stalen die langer behandeld waren, gelinkt aan de hoeveelheid enzyme dat bindt en zetmeel afbreekt per minuut, wat enkel kan gebeuren als het enzyme door en rond de bovenvermelde barrières raakt.In een laatste deel van dit doctoraatsonderzoek werd mechanistisch inzicht in de in vitro zetmeelvertering van individuele, thermisch behandelde (95°C, 0.1 MPa, f(t)) cotyledoncellen bekomen. Hierbij werden digesten onderverdeeld in supernatant en pellet fracties. De geïsoleerde fracties werden onderworpen aan verschillende kwalitatieve en kwantitatieve karakterisaties. Voor het eerst werd aangetoond dat bij vertering van cellulaire structuren van gewone boon cotyledonen de digestie in de cel gebeurd, onafhankelijk van de kooktijd in de range van eetbare hardheden. In deze context werd een driestapsmechanisme voorgesteld: (i) enzyme diffusie doorheen de celwand gevolgd door het overwinnen van eventuele hinder door de cytoplasmatische inhoud (bvb. proteinematrix); (ii) adsorptie van het enzyme op de zetmeelgranule en hydrolyze van zetmeel startende van de periferie van de cel naar het midden van de cel toe; gecombineerd met (iii) diffusie van verteringsproducten van binnen naar buiten de cel. Met behulp van microscopische evaluaties kon ook worden aangetoond dat proteinevertering in parallel verloopt met zetmeelvertering en wellicht verloopt volgens een gelijkaardig mechanisme als hetgeen bovenstaand beschreven wordt voor zetmeelvertering. Ten slotte werden verschillende snelheidsbeperkende stappen voor zetmeelvertering in cotyledoncellen gepostuleerd, afhankelijk van de intensiteit van het toegepaste thermische proces.Samenvattend toont dit doctoraatsonderzoek aan dat er duidelijk potentieel is om in situ de in vitro zetmeelverteringskinetica van gewone boon te sturen met behulp van doelbewuste procesvoering die de structurele eigenschappen van de gewone boon beïnvloeden. In dit werk werd vooral gewerkt met procesvariabelen die momenteel gebruikt worden op huishoudelijk of industrieel vlak. Dit kan de toepasbaarheid van dit onderzoek enkel ten goede komen."