Tai klausimas, kuris mokslininkus glumina šimtmetį.Tačiau Branduolinio mokslo ir inžinerijos katedros (NSE) docentas Matteo Bucci, apdovanotas 625 000 USD JAV Energetikos departamento (DoE) ankstyvos karjeros išskirtinės tarnybos apdovanojimu, tikisi priartėti prie atsakymo.
Nesvarbu, ar kaitinate puodą vandens makaronams, ar projektuojate branduolinį reaktorių, vienas reiškinys – virimas – yra labai svarbus abiem procesams efektyviai.
„Virimas yra labai efektyvus šilumos perdavimo mechanizmas;taip nuo paviršiaus pašalinamas didelis šilumos kiekis, todėl jis naudojamas daugelyje didelio galingumo tankio įrenginių“, – sakė Bucci.Naudojimo pavyzdys: branduolinis reaktorius.
Neišmanančiam virimas atrodo paprastas – susidaro burbuliukai, kurie sprogsta, pašalindami šilumą.Bet kas būtų, jei susidarytų tiek daug burbuliukų, kurie susijungtų, sukurdami garų ruožą, neleidžiančią tolesniam šilumos perdavimui?Tokia problema yra gerai žinomas subjektas, vadinamas verdančia krize.Tai sukeltų terminį nutekėjimą ir branduolinio reaktoriaus kuro strypų gedimą.Todėl norint sukurti efektyvesnius ir ekonomiškesnius branduolinius reaktorius, labai svarbu suprasti ir nustatyti sąlygas, kuriomis gali kilti virimo krizė“, - sakė Butchas.
Ankstyvieji raštai apie siaučiančią krizę datuojami beveik šimtmečiu prieš 1926 m. Nors buvo atlikta daug darbo, „akivaizdu, kad atsakymo neradome“, – sakė Bucci.Virimo krizės išlieka problema, nes, nepaisant modelių gausos, sunku išmatuoti atitinkamus reiškinius, norint juos įrodyti ar paneigti."[Virimas] yra procesas, kuris vyksta labai, labai mažu mastu ir per labai labai trumpą laiką", - sakė Bucci.„Negalime žiūrėti jo tiek detaliai, kiek reikia, kad suprastume, kas iš tikrųjų vyksta, ir patikrintume hipotezes.
Tačiau per pastaruosius kelerius metus Bucci ir jo komanda kūrė diagnostiką, kuri gali išmatuoti su virimu susijusius reiškinius ir pateikti labai reikalingą atsakymą į klasikinį klausimą.Diagnozė pagrįsta infraraudonųjų spindulių temperatūros matavimo metodais, naudojant matomą šviesą.„Sujungę šias dvi technologijas, manau, būsime pasirengę atsakyti į ilgalaikius šilumos perdavimo klausimus ir galėsime išlipti iš triušio duobės“, – sakė Bucci.JAV Energetikos departamento dotacijos iš Branduolinės energijos programos padės šiam tyrimui ir kitiems Bucci moksliniams tyrimams.
Bucci, užaugusiam Citta di Castello, mažame miestelyje netoli Florencijos, Italijoje, galvosūkių sprendimas nėra jokia naujiena.Butcho mama buvo pradinių klasių mokytoja.Jo tėvas turėjo mašinų dirbtuves, kurios skatino Bucci mokslinį pomėgį.„Vaikystėje buvau didelis Lego gerbėjas.Tai buvo aistra“, – pridūrė jis.
Nors Italija savo formavimosi metais patyrė didelį branduolinės energijos nuosmukį, ši tema sužavėjo Bucci.Darbo galimybės šioje srityje buvo neaiškios, tačiau Bucci nusprendė pasigilinti.„Jei turiu ką nors daryti visą likusį gyvenimą, tai nėra taip gerai, kaip norėčiau“, – juokavo jis.Bucci studijavo branduolinės inžinerijos bakalauro ir magistrantūros studijas Pizos universitete.
Jo susidomėjimas šilumos perdavimo mechanizmais kilo iš doktorantūros studijų, kurias jis dirbo Prancūzijos alternatyviosios energijos ir atominės energijos komisijoje (CEA) Paryžiuje.Ten kolega pasiūlė padirbėti su verdančio vandens krize.Šį kartą Bucci atkreipė dėmesį į MIT NSE ir susisiekė su profesoriumi Jacopo Buongiorno, norėdamas pasiteirauti apie instituto tyrimus.Bucci turėjo surinkti lėšų CEA moksliniams tyrimams MIT.Jis atvyko su bilietu pirmyn ir atgal likus kelioms dienoms iki 2013 m. Bostono maratono sprogimo.Tačiau nuo to laiko Bucci ten liko ir tapo mokslininku, o vėliau NSE docentu.
Bucci prisipažįsta, kad jam buvo sunku prisitaikyti prie aplinkos, kai pirmą kartą įstojo į MIT, tačiau darbas ir draugystė su kolegomis – geriausiais draugais jis laiko NSE atstovus Guanyu Su ir Reza Azizyan – padėjo įveikti ankstyvus rūpesčius.
Be virimo diagnostikos, Bucci ir jo komanda taip pat ieško būdų, kaip derinti dirbtinį intelektą su eksperimentiniais tyrimais.Jis tvirtai tiki, kad „pažangios diagnostikos, mašininio mokymosi ir pažangių modeliavimo įrankių integravimas duos vaisių per dešimtmetį“.
Bucci komanda kuria savarankišką laboratoriją, skirtą atlikti virimo šilumos perdavimo eksperimentus.Naudojant mašininį mokymąsi, sąranka nusprendžia, kuriuos eksperimentus vykdyti pagal komandos nustatytus mokymosi tikslus."Mes užduodame klausimą, į kurį mašina atsakys optimizuodama eksperimentų tipus, kurių reikia norint atsakyti į šiuos klausimus", - sakė Bucci.„Aš nuoširdžiai manau, kad tai yra kita siena, kuri kunkuliuoja.
„Kai lipi į medį ir pasieki viršūnę, supranti, kad horizontas yra platesnis ir gražesnis“, – apie savo entuziazmą tolimesniems tyrimams šioje srityje pasakojo Butchas.
Net ir siekdamas naujų aukštumų, Bucci nepamiršo, iš kur kilęs.Minint Italijoje 1990 m. FIFA pasaulio futbolo čempionatą, daugybė plakatų vaizduoja futbolo stadioną Koliziejuje, užimantį didžiulę vietą jo namuose ir biure.Šie Alberto Burri sukurti plakatai turi sentimentalią vertę: italų menininkas (dabar jau miręs) taip pat buvo kilęs iš Bucci gimtojo miesto Citta di Castello.
Paskelbimo laikas: 2022-08-10