Esta es una pregunta que ha intrigado a los científicos durante un siglo.Pero, animado por un Premio al Servicio Distinguido en la Carrera Temprana del Departamento de Energía (DoE) de EE. UU. de $ 625,000, Matteo Bucci, profesor asistente en el Departamento de Ciencia e Ingeniería Nuclear (NSE), espera acercarse a una respuesta.
Ya sea que esté calentando una olla de agua para pasta o diseñando un reactor nuclear, un fenómeno, la ebullición, es fundamental para ambos procesos de manera eficiente.
“La ebullición es un mecanismo de transferencia de calor muy eficiente;así es como se elimina una gran cantidad de calor de la superficie, por lo que se utiliza en muchas aplicaciones de alta densidad de potencia”, dijo Bucci.Ejemplo de uso: reactor nuclear.
Para los no iniciados, hervir parece simple: se forman burbujas que estallan y eliminan el calor.Pero, ¿y si se formaran y fusionaran tantas burbujas, creando una racha de vapor que impidiera una mayor transferencia de calor?Tal problema es una entidad bien conocida conocida como la crisis de ebullición.Esto conduciría a una fuga térmica y al fallo de las barras de combustible en el reactor nuclear.Por lo tanto, "comprender e identificar las condiciones bajo las cuales puede ocurrir una crisis de ebullición es fundamental para desarrollar reactores nucleares más eficientes y rentables", dijo Butch.
Los primeros escritos sobre la crisis latente datan de casi un siglo antes de 1926. Si bien se ha trabajado mucho, “está claro que no hemos encontrado una respuesta”, dijo Bucci.Las crisis en ebullición siguen siendo un problema porque, a pesar de la abundancia de modelos, es difícil medir los fenómenos relevantes para probarlos o refutarlos.“[Ebullición] es un proceso que ocurre en una escala muy, muy pequeña y en un período de tiempo muy, muy corto”, dijo Bucci.“No podemos verlo con el nivel de detalle necesario para comprender lo que realmente está sucediendo y probar hipótesis”.
Pero en los últimos años, Bucci y su equipo han estado desarrollando diagnósticos que pueden medir los fenómenos relacionados con la ebullición y brindar una respuesta muy necesaria a una pregunta clásica.El diagnóstico se basa en métodos de medición de temperatura por infrarrojos utilizando luz visible.“Al combinar estas dos tecnologías, creo que estaremos listos para responder las preguntas de transferencia de calor a largo plazo y poder salir de la madriguera del conejo”, dijo Bucci.Las subvenciones del Departamento de Energía de EE. UU. del Programa de Energía Nuclear ayudarán a este estudio ya otros esfuerzos de investigación de Bucci.
Para Bucci, que creció en Citta di Castello, un pequeño pueblo cerca de Florencia, Italia, resolver acertijos no es nada nuevo.La madre de Butch era maestra de escuela primaria.Su padre tenía un taller mecánico que fomentó la afición científica de Bucci.“Yo era un gran fanático de Lego cuando era niño.Era pasión”, agregó.
Aunque Italia experimentó un severo declive en la energía nuclear durante sus años de formación, el tema fascinó a Bucci.Las oportunidades de trabajo en el campo eran inciertas, pero Bucci decidió profundizar más.“Si tengo que hacer algo por el resto de mi vida, no es tan bueno como me gustaría”, bromeó.Bucci estudió ingeniería nuclear de pregrado y posgrado en la Universidad de Pisa.
Su interés en los mecanismos de transferencia de calor se originó en su investigación doctoral, en la que trabajó en la Comisión Francesa de Energía Alternativa y Energía Atómica (CEA) en París.Allí, un colega sugirió trabajar en la crisis del agua hirviendo.Esta vez, Bucci fijó su mirada en el NSE del MIT y se puso en contacto con el profesor Jacopo Buongiorno para preguntar sobre la investigación del instituto.Bucci tuvo que recaudar fondos en el CEA para la investigación en el MIT.Llegó con un boleto de ida y vuelta días antes del atentado con bomba en el maratón de Boston de 2013.Pero desde entonces Bucci se ha quedado allí, convirtiéndose en científica investigadora y luego en profesora asistente en la NSE.
Bucci admite que tuvo dificultades para adaptarse a su entorno cuando se inscribió por primera vez en el MIT, pero el trabajo y las amistades con colegas (considera que Guanyu Su y Reza Azizyan de NSE son sus mejores amigos) lo ayudaron a superar sus dudas iniciales.
Además del diagnóstico de ebullición, Bucci y su equipo también están trabajando en formas de combinar la inteligencia artificial con la investigación experimental.Él cree firmemente que "la integración de diagnósticos avanzados, aprendizaje automático y herramientas de modelado avanzado dará sus frutos dentro de una década".
El equipo de Bucci está desarrollando un laboratorio autónomo para realizar experimentos de transferencia de calor por ebullición.Impulsado por el aprendizaje automático, la configuración decide qué experimentos ejecutar en función de los objetivos de aprendizaje establecidos por el equipo.“Estamos haciendo una pregunta que la máquina responderá al optimizar los tipos de experimentos necesarios para responder esas preguntas”, dijo Bucci.“Honestamente, creo que esta es la próxima frontera que se está cocinando a fuego lento”.
“Cuando te subes a un árbol y llegas a la cima, te das cuenta de que el horizonte es más amplio y hermoso”, dijo Butch sobre su entusiasmo por seguir investigando en esta área.
Incluso luchando por alcanzar nuevas alturas, Bucci no ha olvidado de dónde viene.Para conmemorar la celebración de la Copa Mundial de la FIFA 1990 en Italia, una serie de carteles muestran el estadio de fútbol dentro del Coliseo, ocupando un lugar privilegiado en su casa y oficina.Estos carteles, creados por Alberto Burri, tienen un valor sentimental: el artista italiano (ya fallecido) también era de la ciudad natal de Bucci, Citta di Castello.
Hora de publicación: 10-ago-2022