Ջերմափոխադրման երկարատև խնդիրների լուծում |MIT News

Սա մի հարց է, որը գիտնականներին տարակուսում է արդեն մեկ դար։Սակայն, 625,000 ԱՄՆ դոլար արժողությամբ ԱՄՆ Էներգետիկայի նախարարության (DoE) Վաղ կարիերայի նշանավոր ծառայության մրցանակով, Մատեո Բուչին՝ Միջուկային գիտության և ճարտարագիտության (NSE) ամբիոնի ասիստենտ, հուսով է ավելի մոտենալ պատասխանին:
Անկախ նրանից, թե դուք տաքացնում եք ջրի կաթսա մակարոնեղենի համար, թե նախագծում եք միջուկային ռեակտոր, մեկ երևույթ՝ եռալը, կարևոր է երկու գործընթացների արդյունավետության համար:
«Եռալը ջերմության փոխանցման շատ արդյունավետ մեխանիզմ է.այսպես մեծ քանակությամբ ջերմություն է հեռացվում մակերևույթից, ինչի պատճառով այն օգտագործվում է բարձր էներգիայի խտության բազմաթիվ կիրառություններում», - ասաց Բուչին:Օգտագործման օրինակ՝ միջուկային ռեակտոր:
Չգիտակցողների համար եռալը պարզ է թվում. առաջանում են փուչիկներ, որոնք պայթում են՝ հեռացնելով ջերմությունը:Բայց ի՞նչ կլիներ, եթե այդքան շատ պղպջակներ գոյանային և միաձուլվեին, ստեղծելով գոլորշու շերտ, որը կանխում էր ջերմության հետագա փոխանցումը:Նման խնդիր է հայտնի կառույցը, որը հայտնի է որպես եռացող ճգնաժամ:Դա կհանգեցնի միջուկային ռեակտորի ջերմային փախուստի և վառելիքի ձողերի խափանմանը:Հետևաբար, «հասկանալը և այն պայմանները, որոնցում կարող է առաջանալ եռացող ճգնաժամ, կարևոր է ավելի արդյունավետ և ծախսերի համար մրցունակ միջուկային ռեակտորներ ստեղծելու համար», - ասաց Բուտչը:
Եռացող ճգնաժամի մասին վաղ գրվածները թվագրվում են 1926 թվականից գրեթե մեկ դար առաջ: Թեև շատ աշխատանք է կատարվել, «պարզ է, որ մենք պատասխան չենք գտել», - ասաց Բուչին:Եռացող ճգնաժամերը մնում են խնդիր, քանի որ, չնայած մոդելների առատությանը, դժվար է չափել համապատասխան երեւույթները՝ դրանք ապացուցելու կամ հերքելու համար։«[եռացումը] գործընթաց է, որը տեղի է ունենում շատ, շատ փոքր մասշտաբով և շատ, շատ կարճ ժամանակահատվածում», - ասաց Բուչին:«Մենք չենք կարող դիտել այն մանրամասնության մակարդակով, որն անհրաժեշտ է հասկանալու համար, թե իրականում ինչ է կատարվում և փորձարկենք վարկածները»:
Սակայն վերջին մի քանի տարիների ընթացքում Բուչին և նրա թիմը մշակել են ախտորոշիչներ, որոնք կարող են չափել եռման հետ կապված երևույթները և տալ շատ անհրաժեշտ պատասխան դասական հարցին:Ախտորոշումը հիմնված է ինֆրակարմիր ջերմաստիճանի չափման մեթոդների վրա՝ օգտագործելով տեսանելի լույսը:«Այս երկու տեխնոլոգիաները համատեղելով՝ ես կարծում եմ, որ մենք պատրաստ կլինենք պատասխանել երկարաժամկետ ջերմության փոխանցման հարցերին և կկարողանանք դուրս գալ նապաստակի անցքից», - ասաց Բուչին:ԱՄՆ էներգետիկայի նախարարության դրամաշնորհները Միջուկային էներգիայի ծրագրից կօգնեն այս ուսումնասիրությանը և Բուչիի այլ հետազոտական ​​ջանքերին:
Բուչիի համար, ով մեծացել է Իտալիայի Ֆլորենցիայի մերձակայքում գտնվող Չիտա դի Կաստելլո քաղաքում, գլուխկոտրուկներ լուծելը նորություն չէ:Բուտչի մայրը տարրական դպրոցի ուսուցչուհի էր։Նրա հայրը հաստոցների արտադրամաս ուներ, որը նպաստում էր Բուչիի գիտական ​​հոբբիին:«Մանկության տարիներին ես Lego-ի մեծ երկրպագու էի:Դա կիրք էր»,- հավելեց նա:
Թեև Իտալիան միջուկային էներգիայի զգալի անկում ապրեց իր ձևավորման տարիներին, թեման հիացրեց Բուչիին:Աշխատանքային հնարավորությունները դաշտում անորոշ էին, բայց Բուչին որոշեց ավելի խորանալ:«Եթե ես պետք է ինչ-որ բան անեմ ամբողջ կյանքում, դա այնքան էլ լավ չէ, որքան ես կցանկանայի», - կատակեց նա:Բուչին միջուկային ճարտարագիտության բակալավրիատում և ասպիրանտուրայում սովորել է Պիզայի համալսարանում:
Ջերմության փոխանցման մեխանիզմների նկատմամբ նրա հետաքրքրությունը հիմնված էր իր դոկտորական հետազոտությունների վրա, որոնց վրա նա աշխատել է Փարիզի Այլընտրանքային էներգիայի և ատոմային էներգիայի ֆրանսիական հանձնաժողովում (CEA):Այնտեղ գործընկերներից մեկն առաջարկեց աշխատել եռացող ջրի ճգնաժամի վրա:Այս անգամ Բուչին իր հայացքն ուղղեց MIT-ի NSE-ի վրա և կապ հաստատեց պրոֆեսոր Յակոպո Բուոնջորնոյի հետ՝ հետաքրքրվելու ինստիտուտի հետազոտությունների մասին:Բուչին ստիպված էր միջոցներ հավաքել CEA-ում MIT-ում հետազոտությունների համար:Նա ժամանել է 2013-ի Բոստոնի մարաթոնի պայթյունից օրեր առաջ վերադարձի տոմսով:Բայց այդ ժամանակվանից Բուչին մնացել է այնտեղ՝ դառնալով գիտաշխատող, այնուհետև NSE-ի ասիստենտ:
Բուչին խոստովանում է, որ դժվարությամբ է հարմարվել իր միջավայրին, երբ առաջին անգամ ընդունվել է MIT, բայց աշխատանքը և գործընկերների հետ ընկերական հարաբերությունները, որոնք նա համարում է NSE-ի Գուանյու Սուին և Ռեզա Ազիզյանին իր լավագույն ընկերները, օգնեցին հաղթահարել վաղ անհանգստությունները:
Բացի թարախակալման ախտորոշումից, Բուչին և նրա թիմը նաև աշխատում են արհեստական ​​ինտելեկտը փորձարարական հետազոտությունների հետ համատեղելու ուղիների վրա:Նա հաստատապես հավատում է, որ «առաջադեմ ախտորոշման, մեքենայական ուսուցման և առաջադեմ մոդելավորման գործիքների ինտեգրումն իր պտուղները կտա մեկ տասնամյակի ընթացքում»:
Bucci-ի թիմը մշակում է ինքնուրույն լաբորատորիա՝ եռացող ջերմության փոխանցման փորձեր անցկացնելու համար:Մեքենայական ուսուցման շնորհիվ՝ կարգավորումը որոշում է, թե որ փորձերն իրականացվեն՝ հիմնվելով թիմի կողմից սահմանված ուսումնական նպատակների վրա:«Մենք հարց ենք տալիս, որին մեքենան կպատասխանի՝ օպտիմալացնելով այդ հարցերին պատասխանելու համար անհրաժեշտ փորձերի տեսակները», - ասաց Բուչին:«Ես անկեղծորեն կարծում եմ, որ սա հաջորդ սահմանն է, որը եռում է»:
«Երբ բարձրանում ես ծառի վրա և հասնում գագաթին, հասկանում ես, որ հորիզոնն ավելի լայն է և գեղեցիկ», - ասաց Բուտչը այս ոլորտում հետագա հետազոտությունների համար իր խանդավառության մասին:
Նույնիսկ նոր բարձունքների ձգտելով՝ Բուչին չի մոռացել, թե որտեղից է գալիս։Ի հիշատակ Իտալիայի կողմից 1990թ. Ֆուտբոլի աշխարհի գավաթի անցկացման, մի շարք պաստառներ ցույց են տալիս ֆուտբոլային մարզադաշտը Կոլիզեյում, որտեղ հպարտանում են նրա տանը և գրասենյակում:Ալբերտո Բուրրիի կողմից ստեղծված այս պաստառները սենտիմենտալ արժեք ունեն. իտալացի նկարիչը (այժմ մահացած) նույնպես Բուչիի հայրենի քաղաքից էր՝ Չիտա դի Կաստելլոյից։


Հրապարակման ժամանակը՝ օգոստոսի 10-2022