Bu, bilim adamlarını bir asırdır şaşırtan bir sorudur.Ancak, 625.000 ABD Doları tutarındaki ABD Enerji Bakanlığı (DoE) Erken Kariyer Seçkin Hizmet Ödülü ile canlanan Nükleer Bilim ve Mühendislik Departmanında (NSE) yardımcı doçent olan Matteo Bucci, bir cevaba yaklaşmayı umuyor.
İster makarna için bir tencere suyu ısıtıyor olun, ister bir nükleer reaktör tasarlıyor olun, bir olay, yani kaynama, her iki işlemin de verimli bir şekilde gerçekleşmesi için çok önemlidir.
“Kaynatma çok verimli bir ısı transfer mekanizmasıdır;Bu, yüzeyden büyük miktarda ısının nasıl uzaklaştırıldığı, bu nedenle birçok yüksek güç yoğunluklu uygulamada kullanılmasının nedenidir” dedi.Kullanım örneği: nükleer reaktör.
Deneyimsiz olanlar için kaynatma basit görünür - patlayan ve ısıyı uzaklaştıran kabarcıklar oluşur.Peki ya bu kadar çok kabarcık oluşup birleşerek daha fazla ısı transferini önleyen bir buhar çizgisi oluşturursa?Böyle bir sorun, kaynama krizi olarak bilinen iyi bilinen bir varlıktır.Bu, nükleer reaktördeki yakıt çubuklarının termal kaçmasına ve arızalanmasına yol açacaktır.Bu nedenle, "kaynama krizinin meydana gelebileceği koşulları anlamak ve belirlemek, daha verimli ve maliyet açısından rekabetçi nükleer reaktörler geliştirmek için kritik öneme sahiptir" dedi Butch.
Kaynayan krizle ilgili ilk yazılar, 1926'dan neredeyse bir asır öncesine dayanıyor. Bucci, birçok çalışma yapılmış olsa da, "bir yanıt bulamadığımız açık" dedi.Kaynama krizleri bir sorun olmaya devam ediyor, çünkü modellerin bolluğuna rağmen ilgili olguları kanıtlamak veya çürütmek için ölçmek zor.Bucci, "[Kaynama] çok, çok küçük ölçekte ve çok, çok kısa bir süre içinde gerçekleşen bir süreçtir" dedi."Gerçekte neler olup bittiğini anlamak ve hipotezleri test etmek için gereken ayrıntı düzeyiyle izleyemiyoruz."
Ancak son birkaç yılda Bucci ve ekibi, kaynama ile ilgili olayları ölçebilen ve klasik bir soruya çok ihtiyaç duyulan bir yanıt sağlayabilen teşhis araçları geliştiriyor.Teşhis, görünür ışık kullanılarak kızılötesi sıcaklık ölçüm yöntemlerine dayanır.Bucci, "Bu iki teknolojiyi birleştirerek, uzun vadeli ısı transferi sorularını yanıtlamaya hazır olacağımızı ve tavşan deliğinden çıkabileceğimizi düşünüyorum" dedi.ABD Enerji Bakanlığı'nın Nükleer Güç Programından aldığı hibeler, bu çalışmaya ve Bucci'nin diğer araştırma çabalarına yardımcı olacaktır.
İtalya, Floransa yakınlarındaki küçük bir kasaba olan Citta di Castello'da büyüyen Bucci için bulmaca çözmek yeni bir şey değil.Butch'un annesi bir ilkokul öğretmeniydi.Babasının, Bucci'nin bilimsel hobisini ilerleten bir makine atölyesi vardı.“Çocukken büyük bir Lego hayranıydım.Tutkuydu” diye ekledi.
İtalya, oluşum yıllarında nükleer enerjide ciddi bir düşüş yaşasa da, konu Bucci'yi büyüledi.Sahadaki iş fırsatları belirsizdi ama Bucci daha derine inmeye karar verdi."Hayatımın geri kalanında bir şey yapmak zorunda kalırsam, istediğim kadar iyi değil," diye şaka yaptı.Bucci, Pisa Üniversitesi'nde nükleer mühendislik lisans ve lisansüstü eğitim gördü.
Isı transferi mekanizmalarına olan ilgisi, Paris'teki Fransız Alternatif Enerji ve Atom Enerjisi Komisyonu'nda (CEA) üzerinde çalıştığı doktora araştırmasına dayanmaktadır.Orada bir meslektaşım kaynar su krizi üzerinde çalışmayı önerdi.Bucci bu kez gözünü MIT'nin NSE'sine dikti ve enstitünün araştırması hakkında bilgi almak için Profesör Jacopo Buongiorno ile temasa geçti.Bucci, MIT'de araştırma yapmak için CEA'da fon toplamak zorunda kaldı.2013 Boston Maratonu bombalamasından günler önce gidiş-dönüş biletiyle geldi.Ancak o zamandan beri Bucci orada kaldı, bir araştırma bilimcisi ve ardından NSE'de yardımcı doçent oldu.
Bucci, MIT'ye ilk kaydolduğunda çevresine uyum sağlamakta zorlandığını itiraf ediyor, ancak iş ve meslektaşlarıyla olan dostlukları - NSE'den Guanyu Su ve Reza Azizyan'ı en iyi arkadaşları olarak görüyor - erken dönemdeki şüphelerin üstesinden gelmeye yardımcı oldu.
Kaynama teşhisine ek olarak Bucci ve ekibi, yapay zekayı deneysel araştırmalarla birleştirmenin yolları üzerinde de çalışıyor."Gelişmiş teşhis, makine öğrenimi ve gelişmiş modelleme araçlarının entegrasyonunun on yıl içinde meyvelerini vereceğine" kesin olarak inanıyor.
Bucci'nin ekibi, kaynayan ısı transferi deneyleri yapmak için bağımsız bir laboratuvar geliştiriyor.Makine öğreniminden güç alan kurulum, ekip tarafından belirlenen öğrenme hedeflerine göre hangi deneylerin çalıştırılacağına karar verir.Bucci, "Makinenin, bu soruları yanıtlamak için gereken deney türlerini optimize ederek yanıtlayacağı bir soru soruyoruz" dedi."Dürüst olmak gerekirse, bunun kaynamakta olan bir sonraki sınır olduğunu düşünüyorum."
Butch, "Bir ağaca tırmanıp tepeye çıktığınızda, ufkun daha geniş ve daha güzel olduğunu fark ediyorsunuz" dedi.
Yeni zirveler için çabalarken bile, Bucci nereden geldiğini unutmadı.İtalya'nın 1990 FIFA Dünya Kupası'na ev sahipliği yapmasını anmak için, Colosseum'un içindeki futbol stadyumunu gösteren bir dizi poster, evinde ve ofisinde gururla yerini alıyor.Alberto Burri tarafından yaratılan bu posterlerin manevi değeri var: İtalyan sanatçı (artık merhum) da Bucci'nin memleketi Citta di Castello'dandı.
Gönderim zamanı: 10-10-2022