სითბოს გადაცემის დიდი ხნის პრობლემების გადაჭრა |MIT News

ეს არის კითხვა, რომელიც მეცნიერებს ერთი საუკუნის განმავლობაში აწუხებდა.მაგრამ, აშშ-ს ენერგეტიკის დეპარტამენტის (DoE) ადრეული კარიერის გამორჩეული სამსახურის ჯილდოს 625,000 აშშ დოლარის წყალობით, მატეო ბუჩი, ასისტენტ პროფესორი ბირთვული მეცნიერებისა და ინჟინერიის დეპარტამენტში (NSE), იმედოვნებს, რომ მიუახლოვდება პასუხს.
მიუხედავად იმისა, გაათბეთ წყლის ქვაბს მაკარონის მოსამზადებლად, თუ აწარმოებთ ბირთვულ რეაქტორს, ერთი ფენომენი - დუღილი - გადამწყვეტია ორივე პროცესისთვის ეფექტურად.
„ადუღება არის ძალიან ეფექტური სითბოს გადაცემის მექანიზმი;ეს არის ის, თუ როგორ იხსნება დიდი რაოდენობით სითბო ზედაპირიდან, რის გამოც იგი გამოიყენება მაღალი სიმძლავრის სიმკვრივის ბევრ აპლიკაციაში,” - თქვა ბუჩიმ.გამოყენების მაგალითი: ბირთვული რეაქტორი.
გაუთვითცნობიერებელებისთვის დუღილი გამოიყურება მარტივი - წარმოიქმნება ბუშტები, რომლებიც ფეთქდება და სითბოს შლის.მაგრამ რა მოხდება, თუ ამდენი ბუშტი ჩამოყალიბდა და გაერთიანდა, შექმნას ორთქლის ზოლი, რომელიც ხელს უშლიდა სითბოს შემდგომ გადაცემას?ასეთი პრობლემა არის ცნობილი ერთეული, რომელიც ცნობილია როგორც დუღილის კრიზისი.ეს გამოიწვევს თერმულ გაქცევას და საწვავის ღეროების უკმარისობას ბირთვულ რეაქტორში.მაშასადამე, „იმ პირობების გაგება და დადგენა, რომლებშიც შეიძლება მოხდეს მდუღარე კრიზისი, გადამწყვეტია უფრო ეფექტური და კონკურენტუნარიანი ბირთვული რეაქტორების შესაქმნელად“, თქვა ბუჩმა.
ადრეული წერილები მდუღარე კრიზისის შესახებ თარიღდება თითქმის ერთი საუკუნით ადრე 1926 წლამდე. მიუხედავად იმისა, რომ ბევრი სამუშაო გაკეთდა, ”ნათელია, რომ პასუხი ვერ ვიპოვეთ”, - თქვა ბუჩიმ.დუღილის კრიზისები კვლავ პრობლემად რჩება, რადგან მოდელების სიმრავლის მიუხედავად, ძნელია შესაბამისი ფენომენების გაზომვა მათი დამტკიცების ან უარყოფის მიზნით.”[დუღილი] არის პროცესი, რომელიც ხდება ძალიან, ძალიან მცირე მასშტაბით და ძალიან, ძალიან მოკლე დროში,” - თქვა ბუჩიმ.„ჩვენ არ შეგვიძლია ვუყუროთ მას იმ დეტალების დონით, რომელიც საჭიროა იმის გასაგებად, თუ რა ხდება სინამდვილეში და შევამოწმოთ ჰიპოთეზები“.
მაგრამ ბოლო რამდენიმე წლის განმავლობაში, ბუჩი და მისი გუნდი ავითარებდნენ დიაგნოზს, რომელსაც შეუძლია გაზომოს დუღილის ფენომენი და გასცეს ძალიან საჭირო პასუხი კლასიკურ კითხვაზე.დიაგნოზი ეფუძნება ინფრაწითელი ტემპერატურის გაზომვის მეთოდებს ხილული სინათლის გამოყენებით.„ამ ორი ტექნოლოგიის გაერთიანებით, ვფიქრობ, ჩვენ მზად ვიქნებით ვუპასუხოთ გრძელვადიან სითბოს გადაცემის კითხვებს და შევძლებთ კურდღლის ხვრელიდან ასვლას“, - თქვა ბუჩიმ.აშშ-ს ენერგეტიკის დეპარტამენტის გრანტები ბირთვული ენერგიის პროგრამისგან დაეხმარება ამ კვლევას და ბუჩის სხვა კვლევით ძალისხმევას.
ბუჩისთვის, რომელიც გაიზარდა Citta di Castello-ში, პატარა ქალაქში, ფლორენციის მახლობლად, იტალიაში, თავსატეხების ამოხსნა ახალი არაფერია.ბუჩის დედა დაწყებითი სკოლის მასწავლებელი იყო.მამამისს ჰქონდა მანქანათმშენებლობა, რომელიც აძლიერებდა ბუჩის სამეცნიერო ჰობის.„ბავშვობაში ლეგოს დიდი ფანი ვიყავი.ეს იყო ვნება“, - დასძინა მან.
მიუხედავად იმისა, რომ იტალიამ განიცადა ბირთვული ენერგიის მკვეთრი ვარდნა მისი ჩამოყალიბების წლებში, თემამ მოიხიბლა ბუჩი.დასაქმების შესაძლებლობები ამ სფეროში გაურკვეველი იყო, მაგრამ ბუჩიმ გადაწყვიტა უფრო ღრმად გათხრა.”თუ რაღაცის გაკეთება მომიწევს მთელი ცხოვრების განმავლობაში, ეს არ არის ისეთი კარგი, როგორც მე მინდა”, - იხუმრა მან.ბუჩი სწავლობდა ბირთვული ინჟინერიის ბაკალავრიატსა და ასპირანტურაში პიზის უნივერსიტეტში.
მისი ინტერესი სითბოს გადაცემის მექანიზმების მიმართ სათავეს იღებს მის სადოქტორო კვლევაში, რომელზეც მუშაობდა პარიზში ალტერნატიული ენერგიისა და ატომური ენერგიის საფრანგეთის კომისიაში (CEA).იქ კოლეგამ შესთავაზა მუშაობა მდუღარე წყლის კრიზისზე.ამჯერად ბუჩიმ ყურადღება გაამახვილა MIT-ის NSE-ზე და დაუკავშირდა პროფესორ ჯაკოპო ბუონგიორნოს ინსტიტუტის კვლევის შესახებ.ბუჩის მოუწია სახსრების მოზიდვა CEA-ში MIT-ის კვლევისთვის.ის მივიდა ორმხრივი ბილეთით 2013 წლის ბოსტონის მარათონის დაბომბვამდე რამდენიმე დღით ადრე.მაგრამ მას შემდეგ ბუჩი იქ დარჩა, გახდა მკვლევარი მეცნიერი და შემდეგ ასისტენტ პროფესორი NSE-ში.
ბუჩი აღიარებს, რომ მას უჭირდა გარემოსთან შეგუება, როდესაც პირველად ჩაირიცხა MIT-ში, მაგრამ მუშაობა და მეგობრობა კოლეგებთან - ის NSE-ის გუანიუ სუ და რეზა აზიზიანს თავის საუკეთესო მეგობრებად თვლის - დაეხმარა ადრეული ეჭვების დაძლევაში.
დუღილის დიაგნოსტიკის გარდა, ბუჩი და მისი გუნდი ასევე მუშაობენ ხელოვნური ინტელექტის ექსპერიმენტულ კვლევებთან შერწყმის გზებზე.მას მტკიცედ სჯერა, რომ „მოწინავე დიაგნოსტიკის, მანქანათმცოდნეობის და მოწინავე მოდელირების ხელსაწყოების ინტეგრაცია ნაყოფს გამოიღებს ათწლეულში“.
ბუჩის გუნდი ავითარებს საკუთარ ლაბორატორიას მდუღარე სითბოს გადაცემის ექსპერიმენტების ჩასატარებლად.მანქანური სწავლის წყალობით, დაყენება წყვეტს რომელი ექსპერიმენტების ჩატარებას გუნდის მიერ დასახული სასწავლო მიზნებიდან გამომდინარე.”ჩვენ ვსვამთ კითხვას, რომელსაც მანქანა უპასუხებს ამ კითხვებზე პასუხის გასაცემად საჭირო ექსპერიმენტების ოპტიმიზაციის გზით,” - თქვა ბუჩიმ.”გულწრფელად ვფიქრობ, რომ ეს არის შემდეგი საზღვარი, რომელიც დუღს.”
„როდესაც ხეზე აძვრები და მწვერვალზე ასხდები, ხვდები, რომ ჰორიზონტი უფრო ფართო და ლამაზია“, - თქვა ბუჩმა ენთუზიაზმზე ამ სფეროში შემდგომი კვლევისთვის.
ახალი სიმაღლეებისკენ მიისწრაფვისაც კი, ბუჩის არ დავიწყებია, საიდან მოდის.იტალიის მიერ 1990 წლის მსოფლიო ჩემპიონატის მასპინძლობის აღსანიშნავად, პლაკატების სერია აჩვენებს ფეხბურთის სტადიონს კოლიზეუმის შიგნით, რომელიც ამაყობს მის სახლში და ოფისში.ალბერტო ბურის მიერ შექმნილ ამ პლაკატებს სენტიმენტალური მნიშვნელობა აქვს: იტალიელი მხატვარი (ახლა გარდაცვლილი) ასევე ბუჩის მშობლიური ქალაქიდან, ციტა დი კასტელოდან იყო.


გამოქვეყნების დრო: აგვისტო-10-2022