Pikaajaliste soojusülekandeprobleemide lahendamine |MIT uudised

See on küsimus, mis on teadlasi segadusse ajanud juba sajandi.Kuid 625 000 dollari suuruse USA energeetikaministeeriumi (DoE) varajase karjääri silmapaistva teenistuse auhinnaga loodab Matteo Bucci, tuumateaduse ja -tehnoloogia osakonna (NSE) dotsent, saada vastusele lähemale.
Olenemata sellest, kas soojendate potti vett pasta jaoks või projekteerite tuumareaktorit, on üks nähtus – keemine – mõlema protsessi tõhusaks toimimiseks kriitilise tähtsusega.
“Keetmine on väga tõhus soojusülekande mehhanism;nii eemaldatakse pinnalt suur hulk soojust, mistõttu kasutatakse seda paljudes suure võimsustihedusega rakendustes,“ ütles Bucci.Kasutusnäide: tuumareaktor.
Asjatundmatute jaoks tundub keetmine lihtne – tekivad mullid, mis lõhkevad, eemaldades kuumuse.Aga mis siis, kui moodustuksid ja ühineksid nii paljud mullid, tekitades aururiba, mis takistas edasist soojusülekannet?Selline probleem on tuntud üksus, mida tuntakse keeva kriisina.See tooks kaasa termilise põgenemise ja tuumareaktori kütusevarraste rikke.Seetõttu on "tõhusamate ja kulutõhusamate tuumareaktorite väljatöötamiseks kriitilise tähtsusega kriisiolukorra mõistmine ja tuvastamine," ütles Butch.
Varasemad kirjutised kriisi kohta pärinevad peaaegu sajand enne 1926. aastat. Kuigi palju tööd on tehtud, "on selge, et me ei ole vastust leidnud," ütles Bucci.Keevad kriisid on endiselt probleemiks, sest vaatamata mudelite rohkusele on vastavaid nähtusi keeruline mõõta, et neid tõestada või ümber lükata."[Keetmine] on protsess, mis toimub väga-väga väikeses mahus ja väga-väga lühikese aja jooksul," ütles Bucci."Me ei saa seda vaadata nii üksikasjalikult, et mõista, mis tegelikult toimub, ja hüpoteeside kontrollimiseks."
Kuid viimastel aastatel on Bucci ja tema meeskond välja töötanud diagnostikat, mis suudab mõõta keemisega seotud nähtusi ja anda klassikalisele küsimusele väga vajaliku vastuse.Diagnoos põhineb infrapuna temperatuuri mõõtmise meetoditel, kasutades nähtavat valgust."Arvan, et nende kahe tehnoloogia kombineerimisel oleme valmis vastama pikaajalistele soojusülekande küsimustele ja suudame jäneseaugust välja ronida," ütles Bucci.USA energeetikaministeeriumi toetused tuumaenergiaprogrammist aitavad seda uuringut ja Bucci muid teadusuuringuid.
Itaalias Firenze lähedal asuvas väikelinnas Citta di Castellos üles kasvanud Bucci jaoks pole mõistatuste lahendamine midagi uut.Butchi ema oli algkooliõpetaja.Tema isal oli masinatöökoda, mis edendas Bucci teaduslikku hobi."Ma olin lapsena suur Lego fänn.See oli kirg,” lisas ta.
Kuigi Itaalia koges oma kujunemisaastatel tugevat tuumaenergia langust, köitis see teema Buccit.Töövõimalused selles valdkonnas olid ebakindlad, kuid Bucci otsustas süveneda."Kui ma pean elu lõpuni midagi tegema, pole see nii hea, kui ma tahaksin," naljatas ta.Bucci õppis tuumatehnoloogia bakalaureuse- ja magistriõppes Pisa ülikoolis.
Tema huvi soojusülekandemehhanismide vastu tulenes doktoritööst, millega ta töötas Pariisis Prantsuse alternatiivenergia ja aatomienergia komisjonis (CEA).Seal soovitas üks kolleeg keevaveekriisiga tegeleda.Seekord võttis Bucci sihiks MIT-i NSE ja võttis ühendust professor Jacopo Buongiornoga, et uurida instituudi uuringute kohta.Bucci pidi koguma CEA-st raha MIT-i teadusuuringute jaoks.Ta saabus edasi-tagasi piletiga päevi enne 2013. aasta Bostoni maratoni pommirünnakut.Kuid sellest ajast peale on Bucci sinna elama jäänud, temast sai teadlane ja seejärel NSE abiprofessor.
Bucci tunnistab, et tal oli MIT-i esimest korda registreerudes raske oma keskkonnaga kohaneda, kuid töö ja sõprus kolleegidega – ta peab NSE-st Guanyu Sud ja Reza Azizyanit oma parimateks sõpradeks – aitasid varajastest kahtlustest üle saada.
Lisaks keedudiagnostikale tegeleb Bucci ja tema meeskond ka viisidega, kuidas kombineerida tehisintellekti eksperimentaalsete uuringutega.Ta usub kindlalt, et "täiustatud diagnostika, masinõppe ja täiustatud modelleerimistööriistade integreerimine kannab vilja kümne aasta jooksul."
Bucci meeskond arendab iseseisvat laborit keeva soojusülekande katsete läbiviimiseks.Masinõppel põhinev seadistus otsustab meeskonna seatud õppeeesmärkide põhjal, milliseid katseid käivitada."Esitame küsimuse, millele masin vastab, optimeerides nendele küsimustele vastamiseks vajalikke katseid," ütles Bucci."Ma ausalt arvan, et see on järgmine piir, mis keeb."
"Kui ronite puu otsa ja jõuate selle tippu, mõistate, et horisont on laiem ja ilusam," rääkis Butch oma entusiasmist selle valdkonna edasise uurimistöö vastu.
Isegi uute kõrguste poole püüdledes pole Bucci unustanud, kust ta pärit on.Mälestamaks 1990. aasta jalgpalli maailmameistrivõistlusi Itaalias, on rida plakateid kujutatud Colosseumis asuvat jalgpallistaadionit, mis on tema kodus ja kontoris au sees.Neil Alberto Burri loodud plakatitel on sentimentaalne väärtus: Itaalia kunstnik (nüüdseks surnud) oli samuti pärit Bucci kodulinnast Citta di Castellost.


Postitusaeg: august 10-2022