Giải Quyết Các Vấn Đề Truyền Nhiệt Lâu Dài |Tin tức MIT

Đây là một câu hỏi đã đánh đố các nhà khoa học trong một thế kỷ.Tuy nhiên, được khích lệ bởi Giải thưởng Dịch vụ xuất sắc trong giai đoạn đầu sự nghiệp của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DoE) trị giá 625.000 USD, Matteo Bucci, trợ lý giáo sư tại Khoa Khoa học và Kỹ thuật Hạt nhân (NSE), đang hy vọng tiến gần hơn đến câu trả lời.
Cho dù bạn đang đun nóng một nồi nước để nấu mì ống hay thiết kế một lò phản ứng hạt nhân, thì một hiện tượng—sự sôi—rất quan trọng đối với hiệu quả của cả hai quá trình.
“Đun sôi là một cơ chế truyền nhiệt rất hiệu quả;đây là cách một lượng lớn nhiệt được loại bỏ khỏi bề mặt, đó là lý do tại sao nó được sử dụng trong nhiều ứng dụng mật độ năng lượng cao,” Bucci nói.Ví dụ sử dụng: lò phản ứng hạt nhân.
Đối với những người chưa quen, việc đun sôi có vẻ đơn giản – các bong bóng được hình thành sẽ vỡ ra, loại bỏ nhiệt.Nhưng nếu có quá nhiều bong bóng hình thành và kết lại với nhau, tạo ra một vệt hơi nước ngăn cản quá trình truyền nhiệt tiếp theo thì sao?Một vấn đề như vậy là một thực thể nổi tiếng được gọi là cuộc khủng hoảng sôi sục.Điều này sẽ dẫn đến hiện tượng thoát nhiệt và hỏng các thanh nhiên liệu trong lò phản ứng hạt nhân.Do đó, “hiểu và xác định các điều kiện mà một cuộc khủng hoảng sôi sục có thể xảy ra là rất quan trọng để phát triển các lò phản ứng hạt nhân hiệu quả hơn và cạnh tranh về chi phí,” Butch nói.
Những bài viết ban đầu về cuộc khủng hoảng âm ỉ đã có từ gần một thế kỷ trước năm 1926. Trong khi rất nhiều việc đã được thực hiện, “rõ ràng là chúng tôi vẫn chưa tìm ra câu trả lời,” Bucci nói.Các cuộc khủng hoảng sôi sục vẫn là một vấn đề bởi vì, mặc dù có rất nhiều mô hình, rất khó đo lường các hiện tượng liên quan để chứng minh hoặc bác bỏ chúng.“[Đun sôi] là một quá trình xảy ra ở quy mô rất, rất nhỏ và trong một khoảng thời gian rất, rất ngắn,” Bucci nói.“Chúng tôi không thể xem nó với mức độ chi tiết cần thiết để hiểu điều gì đang thực sự xảy ra và kiểm tra các giả thuyết.”
Nhưng trong vài năm qua, Bucci và nhóm của ông đã phát triển các phương pháp chẩn đoán có thể đo lường các hiện tượng liên quan đến sự sôi và đưa ra câu trả lời rất cần thiết cho một câu hỏi kinh điển.Chẩn đoán dựa trên các phương pháp đo nhiệt độ hồng ngoại sử dụng ánh sáng khả kiến.Bucci cho biết: “Bằng cách kết hợp hai công nghệ này, tôi nghĩ chúng tôi sẽ sẵn sàng trả lời các câu hỏi về truyền nhiệt dài hạn và có thể thoát ra khỏi hố thỏ”.Các khoản tài trợ của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ từ Chương trình Điện hạt nhân sẽ giúp nghiên cứu này và các nỗ lực nghiên cứu khác của Bucci.
Đối với Bucci, người lớn lên ở Citta di Castello, một thị trấn nhỏ gần Florence, Ý, giải câu đố không có gì mới.Mẹ của Butch là một giáo viên tiểu học.Cha của anh ấy có một cửa hàng máy móc đã thúc đẩy sở thích khoa học của Bucci.“Tôi là một fan hâm mộ lớn của Lego khi còn bé.Đó là niềm đam mê,” anh nói thêm.
Mặc dù Ý đã trải qua sự suy giảm năng lượng hạt nhân nghiêm trọng trong những năm hình thành, nhưng chủ đề này đã thu hút Bucci.Cơ hội việc làm trong lĩnh vực này là không chắc chắn, nhưng Bucci quyết định tìm hiểu sâu hơn.“Nếu tôi phải làm điều gì đó trong suốt phần đời còn lại của mình, nó sẽ không tốt như tôi muốn đâu,” anh nói đùa.Bucci học đại học và sau đại học về kỹ thuật hạt nhân tại Đại học Pisa.
Mối quan tâm của ông đối với các cơ chế truyền nhiệt bắt nguồn từ nghiên cứu tiến sĩ mà ông đã làm việc tại Ủy ban Năng lượng Thay thế và Năng lượng Nguyên tử của Pháp (CEA) ở Paris.Ở đó, một đồng nghiệp đề nghị giải quyết cuộc khủng hoảng nước sôi.Lần này, Bucci để mắt đến NSE của MIT và liên hệ với Giáo sư Jacopo Buongiorno để hỏi về nghiên cứu của viện.Bucci đã phải gây quỹ tại CEA để nghiên cứu tại MIT.Anh ta đến với một vé khứ hồi vài ngày trước vụ đánh bom Boston Marathon 2013.Nhưng kể từ đó Bucci ở lại đó, trở thành một nhà khoa học nghiên cứu và sau đó là trợ lý giáo sư tại NSE.
Bucci thừa nhận rằng anh đã gặp khó khăn trong việc thích nghi với môi trường của mình khi lần đầu tiên đăng ký học tại MIT, nhưng công việc và tình bạn với các đồng nghiệp - anh coi Guanyu Su và Reza Azizyan của NSE là những người bạn thân nhất của mình - đã giúp anh vượt qua những nghi ngại ban đầu.
Ngoài chẩn đoán nhọt, Bucci và nhóm của ông cũng đang nghiên cứu các cách kết hợp trí tuệ nhân tạo với nghiên cứu thử nghiệm.Ông tin tưởng chắc chắn rằng “việc tích hợp các công cụ chẩn đoán tiên tiến, học máy và mô hình tiên tiến sẽ đơm hoa kết trái trong vòng một thập kỷ.”
Nhóm của Bucci đang phát triển một phòng thí nghiệm khép kín để tiến hành các thí nghiệm truyền nhiệt sôi.Được hỗ trợ bởi công nghệ máy học, quá trình thiết lập quyết định chạy thử nghiệm nào dựa trên các mục tiêu học tập do nhóm đặt ra.“Chúng tôi đang hỏi một câu hỏi mà máy móc sẽ trả lời bằng cách tối ưu hóa các loại thí nghiệm cần thiết để trả lời những câu hỏi đó,” Bucci nói.“Tôi thành thật nghĩ rằng đây là biên giới tiếp theo đang sôi sục.”
“Khi bạn trèo lên một cái cây và lên đến đỉnh, bạn sẽ nhận ra rằng đường chân trời rộng hơn và đẹp hơn,” Butch nói về sự nhiệt tình của ông đối với việc nghiên cứu sâu hơn về lĩnh vực này.
Ngay cả khi phấn đấu cho những tầm cao mới, Bucci vẫn không quên mình đến từ đâu.Để kỷ niệm việc Ý đăng cai Giải vô địch bóng đá thế giới 1990, một loạt áp phích cho thấy sân vận động bóng đá bên trong Đấu trường La Mã, lấy làm tự hào về vị trí trong nhà và văn phòng của ông.Những áp phích này, do Alberto Burri tạo ra, có giá trị tình cảm: nghệ sĩ người Ý (hiện đã qua đời) cũng đến từ quê hương của Bucci, Citta di Castello.


Thời gian đăng bài: Aug-10-2022