Memecahkan Masalah Perpindahan Panas yang Sudah Lama |Berita MIT

Ini adalah pertanyaan yang telah membingungkan para ilmuwan selama satu abad.Namun, didukung oleh Penghargaan Layanan Distinguished Karir Awal Departemen Energi (DoE) AS senilai $625.000, Matteo Bucci, asisten profesor di Departemen Ilmu dan Teknik Nuklir (NSE), berharap untuk mendapatkan jawaban yang lebih dekat.
Baik Anda memanaskan panci berisi 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 di banyak aplikasi kepadatan daya tinggi, ”kata Bucci.Contoh penggunaan: reaktor nuklir.
Untuk yang belum tahu, mendidih terlihat sederhana – gelembung terbentuk yang pecah, menghilangkan panas.Tetapi bagaimana jika begitu banyak gelembung terbentuk dan menyatu, menciptakan seberkas uap yang mencegah perpindahan panas lebih lanjut?Masalah seperti itu adalah entitas terkenal yang dikenal sebagai krisis mendidih.Hal ini akan menyebabkan pelarian termal dan kegagalan batang bahan bakar di reaktor nuklir.Oleh karena itu, “memahami dan mengidentifikasi kondisi di mana krisis mendidih dapat terjadi sangat penting untuk mengembangkan reaktor nuklir yang lebih efisien dan hemat biaya,” kata Butch.
Tulisan-tulisan awal tentang krisis yang membara sudah ada hampir satu abad sebelum tahun 1926. Sementara banyak pekerjaan telah dilakukan, “jelas bahwa kami belum menemukan jawaban,” kata Bucci.Krisis mendidih tetap menjadi masalah karena, terlepas dari banyaknya model, sulit untuk mengukur fenomena yang relevan untuk membuktikan atau menyangkalnya.“[Mendidih] 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.”
Tetapi 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 kita akan siap untuk menjawab pertanyaan perpindahan panas jangka panjang dan mampu 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 sejak kecil.Itu adalah gairah,” tambahnya.
Meskipun Italia mengalami penurunan parah dalam tenaga nuklir selama tahun-tahun pembentukannya, topik tersebut menarik perhatian Bucci.Peluang kerja di lapangan tidak menentu, namun Bucci memutuskan untuk menggali lebih dalam.“Jika saya harus melakukan sesuatu selama sisa hidup saya, itu tidak sebaik yang saya inginkan,” candanya.Bucci belajar teknik nuklir sarjana dan studi pascasarjana 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 rekan menyarankan untuk menangani krisis air mendidih.Kali ini, Bucci mengarahkan pandangannya pada 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.Tapi sejak itu Bucci tetap tinggal di sana, menjadi ilmuwan penelitian 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 pertemanan dengan rekan kerja — dia menganggap Guanyu Su dan Reza Azizyan dari NSE sebagai sahabatnya — membantu mengatasi keraguan awal.
Selain diagnosa mendidih, Bucci dan timnya juga sedang mencari cara untuk menggabungkan kecerdasan buatan dengan penelitian eksperimental.Dia sangat percaya bahwa "integrasi diagnostik canggih, pembelajaran mesin, dan alat pemodelan canggih 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 mesin dengan mengoptimalkan jenis eksperimen yang diperlukan untuk menjawab pertanyaan itu,” kata Bucci."Sejujurnya saya pikir ini adalah perbatasan berikutnya yang sedang mendidih."
“Ketika Anda memanjat pohon dan mencapai puncak, Anda menyadari bahwa cakrawala lebih luas dan lebih indah,” kata Butch tentang antusiasmenya untuk penelitian lebih lanjut di bidang ini.
Bahkan berjuang untuk ketinggian baru, Bucci tidak lupa dari mana dia berasal.Untuk memperingati tuan rumah Piala Dunia FIFA 1990 Italia, serangkaian poster menunjukkan stadion sepak bola di dalam Colosseum, mengambil tempat di rumah dan kantornya.Poster-poster ini, yang 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