오랜 열 전달 문제 해결 |MIT 뉴스

이것은 한 세기 동안 과학자들을 당혹스럽게 해 온 질문입니다.그러나 625,000 달러의 미국 에너지부(DoE) 조기 경력 특별 공로상을 받은 NSE(Nuclear Science and Engineering) 부교수 Matteo Bucci는 답에 더 가까워지기를 희망하고 있습니다.
파스타용 물을 가열하든 원자로를 설계하든 두 프로세스 모두 효율적으로 작동하려면 한 가지 현상인 끓는 현상이 중요합니다.
“비등은 매우 효율적인 열 전달 메커니즘입니다.이것이 표면에서 많은 양의 열이 제거되는 방식이며, 이것이 많은 고전력 밀도 응용 분야에서 사용되는 이유입니다.”라고 Bucci는 말했습니다.사용 예: 원자로.
초심자에게는 끓는 것이 간단해 보입니다. 거품이 터지면서 열이 제거됩니다.그러나 너무 많은 기포가 형성되고 뭉쳐 더 이상의 열 전달을 방해하는 일련의 증기를 생성한다면 어떻게 될까요?이러한 문제는 비등 위기로 알려진 잘 알려진 엔터티입니다.이것은 열 폭주와 원자로의 연료봉 고장으로 이어질 것입니다.따라서 "비등 위기가 발생할 수 있는 조건을 이해하고 식별하는 것은 보다 효율적이고 비용 경쟁력 있는 원자로를 개발하는 데 중요합니다."라고 Butch는 말했습니다.
끓어오르는 위기에 대한 초기 저술은 1926년 거의 1세기 전으로 거슬러 올라갑니다. 많은 작업이 수행되었지만 "답을 찾지 못한 것이 분명합니다"라고 Bucci는 말했습니다.끓어오르는 위기는 모델이 풍부함에도 불구하고 관련 현상을 증명하거나 반증하기 위해 측정하기 어렵기 때문에 문제로 남아 있습니다.Bucci는 "[비등]은 매우 작은 규모로 매우 짧은 시간 동안 발생하는 과정입니다."라고 말했습니다."우리는 실제로 무슨 일이 일어나고 있는지 이해하고 가설을 테스트하는 데 필요한 세부 수준으로 그것을 볼 수 없습니다."
그러나 지난 몇 년 동안 Bucci와 그의 팀은 끓는 것과 관련된 현상을 측정하고 고전적인 질문에 절실히 필요한 답을 제공할 수 있는 진단을 개발해 왔습니다.진단은 가시광선을 이용한 적외선 온도 측정 방법을 기반으로 합니다.Bucci는 "이 두 가지 기술을 결합함으로써 장기적인 열 전달 문제에 답할 준비가 되고 토끼 굴에서 벗어날 수 있을 것이라고 생각합니다."라고 말했습니다.원자력 프로그램의 미국 에너지부 보조금은 이 연구와 Bucci의 다른 연구 노력에 도움이 될 것입니다.
이탈리아 플로렌스 근처의 작은 마을 치타 디 카스텔로에서 자란 Bucci에게 퍼즐을 푸는 것은 새로운 일이 아닙니다.Butch의 어머니는 초등학교 교사였습니다.그의 아버지는 Bucci의 과학적 취미를 발전시킨 기계 공장을 가지고 있었습니다.“저는 어렸을 때 레고의 열렬한 팬이었습니다.열정이었다”고 덧붙였다.
이탈리아는 건국 초기에 원자력 발전이 크게 쇠퇴했지만 Bucci는 이 주제에 매료되었습니다.현장에서의 일자리 기회는 불확실했지만 Bucci는 더 깊이 파고들기로 결정했습니다.그는 “평생 무언가를 해야 한다면 내가 원하는 만큼 좋지 않을 것”이라고 농담했다.Bucci는 University of Pisa에서 원자력 공학 학부 및 대학원 과정을 공부했습니다.
열 전달 메커니즘에 대한 그의 관심은 파리의 대체 에너지 및 원자력(CEA)에 대한 프랑스 위원회에서 일했던 박사 연구에 뿌리를 두고 있습니다.그곳에서 한 동료가 끓는 물 위기에 대한 작업을 제안했습니다.이번에 Bucci는 MIT의 NSE에 주목하고 Jacopo Buongiorno 교수에게 연락하여 연구소의 연구에 대해 문의했습니다.Bucci는 MIT 연구를 위해 CEA에서 기금을 마련해야 했습니다.그는 2013년 보스턴 마라톤 폭탄 테러가 있기 며칠 전에 왕복 티켓을 가지고 도착했습니다.그러나 그 이후로 Bucci는 그곳에 머물면서 연구 과학자가 된 후 NSE의 조교수가 되었습니다.
Bucci는 MIT에 처음 등록했을 때 자신의 환경에 적응하는 데 어려움을 겪었지만 동료들과의 일과 우정(그는 NSE의 Guanyu Su와 Reza Azizyan을 가장 친한 친구라고 생각함)이 초기 불안을 극복하는 데 도움이 되었다고 인정합니다.
종기 진단 외에도 Bucci와 그의 팀은 인공 지능과 실험 연구를 결합하는 방법을 연구하고 있습니다.그는 "고급 진단, 기계 학습 및 고급 모델링 도구의 통합이 10년 이내에 결실을 맺을 것"이라고 굳게 믿습니다.
Bucci의 팀은 비등 열 전달 실험을 수행하기 위해 독립적인 실험실을 개발하고 있습니다.머신 러닝으로 구동되는 설정은 팀에서 설정한 학습 목표에 따라 실행할 실험을 결정합니다.Bucci는 "우리는 기계가 이러한 질문에 답하는 데 필요한 종류의 실험을 최적화함으로써 대답할 질문을 하고 있습니다."라고 말했습니다."솔직히 이것이 끓어오르는 차세대 개척지라고 생각합니다."
Butch는 이 분야에 대한 추가 연구에 대한 그의 열정에 대해 "나무를 타고 정상에 오르면 수평선이 더 넓고 아름답다는 것을 깨닫게 됩니다."라고 말했습니다.
새로운 높이를 향한 노력에도 불구하고 Bucci는 자신이 어디에서 왔는지 잊지 않았습니다.이탈리아의 1990년 FIFA 월드컵 개최를 기념하기 위해 콜로세움 내부의 축구 경기장을 보여주는 일련의 포스터가 그의 집과 사무실에 자부심을 가지고 있습니다.Alberto Burri가 만든 이 포스터는 감상적인 가치가 있습니다. 이탈리아 예술가(현재 사망)도 Bucci의 고향인 Citta di Castello 출신이었습니다.


게시 시간: 2022년 8월 10일