Ini adalah pertanyaan yang membingungkan para ilmuwan selama satu abad.Namun, didukung oleh Penghargaan Layanan Distinguished Karir Awal dari Departemen Energi AS (DoE) senilai $625.000, Matteo Bucci, asisten profesor di Departemen Ilmu dan Teknik Nuklir (NSE), berharap mendapatkan jawaban yang lebih dekat.
Apakah Anda sedang memanaskan sepanci air untuk pasta atau merancang reaktor nuklir, satu fenomena—mendidih—sangat penting untuk kedua proses secara efisien.
“Mendidih adalah mekanisme perpindahan panas yang sangat efisien;ini adalah bagaimana sejumlah besar panas dihilangkan dari permukaan, itulah sebabnya digunakan dalam banyak aplikasi kepadatan daya tinggi,” kata Bucci.Contoh penggunaan: reaktor nuklir.
Untuk yang belum tahu, mendidih terlihat sederhana – gelembung terbentuk yang pecah, menghilangkan panas.Tapi bagaimana jika begitu banyak gelembung terbentuk dan bergabung, menciptakan seberkas uap yang mencegah perpindahan panas lebih lanjut?Masalah seperti itu adalah entitas terkenal yang dikenal sebagai krisis mendidih.Ini akan menyebabkan pelarian termal dan kegagalan batang bahan bakar di reaktor nuklir.Oleh karena itu, “memahami dan mengidentifikasi kondisi di mana krisis yang mendidih dapat terjadi sangat penting untuk mengembangkan reaktor nuklir yang lebih efisien dan hemat biaya,” kata Butch.
Tulisan-tulisan awal tentang krisis yang membara muncul hampir seabad sebelum 1926. Sementara banyak pekerjaan telah dilakukan, “jelas bahwa kami belum menemukan jawabannya,” kata Bucci.Krisis mendidih tetap menjadi masalah karena, terlepas dari banyaknya model, sulit untuk mengukur fenomena yang relevan untuk membuktikan atau menyangkalnya.“[Merebus] adalah proses yang terjadi dalam skala yang sangat, sangat kecil dan dalam waktu yang sangat, sangat singkat,” kata Bucci.“Kami tidak dapat menontonnya dengan tingkat detail yang diperlukan untuk memahami apa yang sebenarnya terjadi dan menguji hipotesis.”
Namun selama beberapa tahun terakhir, Bucci dan timnya telah mengembangkan diagnostik yang dapat mengukur fenomena terkait mendidih dan memberikan jawaban yang sangat dibutuhkan untuk pertanyaan klasik.Diagnosis didasarkan pada metode pengukuran suhu inframerah menggunakan cahaya tampak.“Dengan menggabungkan kedua teknologi ini, saya pikir kami akan siap untuk menjawab pertanyaan perpindahan panas jangka panjang dan dapat keluar dari lubang kelinci,” kata Bucci.Hibah Departemen Energi AS dari Program Tenaga Nuklir akan membantu penelitian ini dan upaya penelitian Bucci lainnya.
Bagi Bucci, yang dibesarkan di Citta di Castello, sebuah kota kecil dekat Florence, Italia, memecahkan teka-teki bukanlah hal baru.Ibu Butch adalah seorang guru sekolah dasar.Ayahnya memiliki toko mesin yang mengembangkan hobi ilmiah Bucci.“Saya adalah penggemar berat Lego saat kecil.Itu adalah gairah, ”tambahnya.
Meskipun Italia mengalami penurunan tenaga nuklir yang parah selama tahun-tahun pembentukannya, topik tersebut membuat Bucci terpesona.Peluang kerja di lapangan tidak pasti, tetapi Bucci memutuskan untuk menggali lebih dalam.“Jika saya harus melakukan sesuatu selama sisa hidup saya, itu tidak sebaik yang saya inginkan,” candanya.Bucci mempelajari studi sarjana dan pascasarjana teknik nuklir di Universitas Pisa.
Ketertarikannya pada mekanisme perpindahan panas berakar pada penelitian doktoralnya, yang ia kerjakan di Komisi Prancis untuk Energi Alternatif dan Energi Atom (CEA) di Paris.Di sana, seorang kolega menyarankan untuk mengatasi krisis air mendidih.Kali ini, Bucci mengincar NSE MIT dan menghubungi Profesor Jacopo Buongiorno untuk menanyakan tentang penelitian institut tersebut.Bucci harus mengumpulkan dana di CEA untuk penelitian di MIT.Dia tiba dengan tiket pulang pergi beberapa hari sebelum pengeboman Boston Marathon 2013.Namun sejak saat itu Bucci tetap tinggal di sana, menjadi ilmuwan riset dan kemudian menjadi asisten profesor di NSE.
Bucci mengakui bahwa dia mengalami kesulitan menyesuaikan diri dengan lingkungannya ketika dia pertama kali mendaftar di MIT, tetapi pekerjaan dan persahabatan dengan rekan kerja — dia menganggap Guanyu Su dan Reza Azizyan dari NSE sebagai sahabatnya — membantu mengatasi keraguan awalnya.
Selain diagnostik mendidih, Bucci dan timnya juga sedang mengerjakan cara untuk menggabungkan kecerdasan buatan dengan penelitian eksperimental.Dia sangat yakin bahwa “integrasi diagnostik lanjutan, pembelajaran mesin, dan alat pemodelan lanjutan akan membuahkan hasil dalam satu dekade.”
Tim Bucci sedang mengembangkan laboratorium mandiri untuk melakukan eksperimen perpindahan panas mendidih.Didukung oleh pembelajaran mesin, penyiapan memutuskan eksperimen mana yang akan dijalankan berdasarkan tujuan pembelajaran yang ditetapkan oleh tim.“Kami mengajukan pertanyaan yang akan dijawab oleh mesin dengan mengoptimalkan jenis eksperimen yang diperlukan untuk menjawab pertanyaan tersebut,” kata Bucci.“Sejujurnya saya pikir ini adalah perbatasan berikutnya yang sedang mendidih.”
“Saat Anda memanjat pohon dan mencapai puncaknya, Anda menyadari bahwa cakrawala lebih luas dan lebih indah,” ujar Butch tentang antusiasmenya untuk penelitian lebih lanjut di bidang ini.
Bahkan berjuang untuk ketinggian baru, Bucci tidak lupa dari mana asalnya.Untuk memperingati Italia sebagai tuan rumah Piala Dunia FIFA 1990, serangkaian poster menunjukkan stadion sepak bola di dalam Colosseum, dengan bangga ditempatkan di rumah dan kantornya.Poster-poster ini, dibuat oleh Alberto Burri, memiliki nilai sentimental: artis Italia (sekarang sudah meninggal) juga berasal dari kampung halaman Bucci, Citta di Castello.
Waktu posting: 10 Agustus-2022