Løsning af langvarige varmeoverførselsproblemer |MIT nyheder

Dette er et spørgsmål, der har undret videnskabsmænd i et århundrede.Men støttet af en pris på $625.000 US Department of Energy (DoE) Early Career Distinguished Service Award, håber Matteo Bucci, assisterende professor i Institut for Nuklear Science and Engineering (NSE), at komme tættere på et svar.
Uanset om du opvarmer en gryde med vand til pasta eller designer en atomreaktor, er ét fænomen - kogning - afgørende for effektivt at begge processer.
“Kogning er en meget effektiv varmeoverførselsmekanisme;det er sådan en stor mængde varme fjernes fra overfladen, og det er derfor, det bruges i mange applikationer med høj effekttæthed,” sagde Bucci.Anvendelseseksempel: atomreaktor.
For de uindviede ser kogningen simpelt ud - der dannes bobler, der brister og fjerner varmen.Men hvad nu hvis så mange bobler dannes og smelter sammen, hvilket skaber en stribe damp, der forhindrede yderligere varmeoverførsel?Et sådant problem er en velkendt enhed kendt som den kogende krise.Dette ville føre til termisk løb og svigt af brændselsstavene i atomreaktoren.Derfor er "forståelse og identifikation af betingelserne, hvorunder en kogende krise kan opstå, afgørende for at udvikle mere effektive og omkostningskonkurrencedygtige atomreaktorer," sagde Butch.
Tidlige skrifter om den ulmende krise går tilbage næsten et århundrede før 1926. Selvom der er gjort meget arbejde, "er det klart, at vi ikke har fundet et svar," sagde Bucci.Kogekriser er fortsat et problem, fordi det på trods af overfloden af ​​modeller er svært at måle de relevante fænomener for at bevise eller modbevise dem."[Kogning] er en proces, der sker i meget, meget lille skala og over en meget, meget kort periode," sagde Bucci."Vi kan ikke se det med det detaljeringsniveau, der er nødvendigt for at forstå, hvad der virkelig foregår, og teste hypoteser."
Men i løbet af de sidste par år har Bucci og hans team udviklet diagnostik, der kan måle kogningsrelaterede fænomener og give et tiltrængt svar på et klassisk spørgsmål.Diagnose er baseret på infrarøde temperaturmålingsmetoder ved hjælp af synligt lys."Ved at kombinere disse to teknologier tror jeg, at vi vil være klar til at besvare de langsigtede spørgsmål om varmeoverførsel og være i stand til at kravle ud af kaninhullet," sagde Bucci.US Department of Energy-tilskud fra Nuclear Power Program vil hjælpe denne undersøgelse og Buccis andre forskningsindsats.
For Bucci, der voksede op i Citta di Castello, en lille by nær Firenze i Italien, er det ikke noget nyt at løse gåder.Butchs mor var folkeskolelærer.Hans far havde et maskinværksted, der fremmede Buccis videnskabelige hobby.“Jeg var stor fan af Lego som barn.Det var passion,” tilføjede han.
Selvom Italien oplevede et alvorligt fald i atomkraft i løbet af sine formative år, fascinerede emnet Bucci.Jobmuligheder på området var usikre, men Bucci besluttede at grave dybere."Hvis jeg skal gøre noget resten af ​​mit liv, er det ikke så godt, som jeg gerne ville," jokede han.Bucci studerede nuklear engineering undergraduate og postgraduate studier ved University of Pisa.
Hans interesse for varmeoverførselsmekanismer var forankret i hans doktorgradsforskning, som han arbejdede på ved den franske kommission for alternativ energi og atomenergi (CEA) i Paris.Der foreslog en kollega at arbejde på kogevandskrisen.Denne gang satte Bucci sigte på MIT's NSE og kontaktede professor Jacopo Buongiorno for at forhøre sig om instituttets forskning.Bucci måtte rejse midler på CEA til forskning på MIT.Han ankom med en returbillet dage før bombningen af ​​Boston Marathon i 2013.Men siden da er Bucci blevet der og er blevet forsker og derefter adjunkt ved NSE.
Bucci indrømmer, at han havde svært ved at tilpasse sig sit miljø, da han første gang meldte sig ind på MIT, men arbejde og venskaber med kolleger - han anser NSE's Guanyu Su og Reza Azizyan for at være hans bedste venner - hjalp med at overvinde tidlige betænkeligheder.
Ud over kogediagnostik arbejder Bucci og hans team også på måder at kombinere kunstig intelligens med eksperimentel forskning.Han er overbevist om, at "integrationen af ​​avanceret diagnostik, maskinlæring og avancerede modelleringsværktøjer vil bære frugt inden for et årti."
Buccis team er ved at udvikle et selvstændigt laboratorium til at udføre eksperimenter med kogende varmeoverførsel.Drevet af maskinlæring beslutter opsætningen, hvilke eksperimenter der skal køres baseret på de læringsmål, som teamet har sat."Vi stiller et spørgsmål, som maskinen vil besvare ved at optimere den slags eksperimenter, der er nødvendige for at besvare disse spørgsmål," sagde Bucci."Jeg tror ærligt talt, at dette er den næste grænse, der ulmer."
"Når du klatrer i et træ og kommer til toppen, indser du, at horisonten er bredere og smukkere," sagde Butch om sin entusiasme for yderligere forskning på dette område.
Selv i stræben efter nye højder, har Bucci ikke glemt, hvor han kommer fra.For at fejre Italiens vært for verdensmesterskabet i fodbold i 1990 viser en række plakater fodboldstadionet inde i Colosseum, der har en ære i hans hjem og kontor.Disse plakater, skabt af Alberto Burri, har sentimental værdi: den italienske kunstner (nu afdød) var også fra Buccis hjemby, Citta di Castello.


Indlægstid: Aug-10-2022