Esta é uma questão que tem intrigado os cientistas por um século.Mas, impulsionado por US $ 625.000 do Departamento de Energia dos EUA (DoE) Prêmio de Serviços Distintos de Carreira Inicial, Matteo Bucci, professor assistente do Departamento de Ciência e Engenharia Nuclear (NSE), espera chegar mais perto de uma resposta.
Esteja você aquecendo uma panela de água para macarrão ou projetando um reator nuclear, um fenômeno - a fervura - é crítico para ambos os processos com eficiência.
“A fervura é um mecanismo de transferência de calor muito eficiente;é assim que uma grande quantidade de calor é removida da superfície, e é por isso que ela é usada em muitas aplicações de alta densidade de potência”, disse Bucci.Exemplo de uso: reator nuclear.
Para os não iniciados, a fervura parece simples – formam-se bolhas que estouram, removendo o calor.Mas e se tantas bolhas se formassem e se aglutinassem, criando uma faixa de vapor que impedisse a transferência de calor?Tal problema é uma entidade bem conhecida conhecida como crise de ebulição.Isso levaria a uma fuga térmica e falha das hastes de combustível no reator nuclear.Portanto, “compreender e identificar as condições em que uma crise de ebulição pode ocorrer é fundamental para o desenvolvimento de reatores nucleares mais eficientes e competitivos em custo”, disse Butch.
Os primeiros escritos sobre a crise latente datam quase um século antes de 1926. Embora muito trabalho tenha sido feito, “está claro que não encontramos uma resposta”, disse Bucci.As crises de ebulição continuam sendo um problema porque, apesar da abundância de modelos, é difícil medir os fenômenos relevantes para comprová-los ou refutá-los.“[A fervura] é um processo que ocorre em uma escala muito, muito pequena e em um período de tempo muito, muito curto”, disse Bucci.“Não podemos assistir com o nível de detalhe necessário para entender o que realmente está acontecendo e testar hipóteses.”
Mas, nos últimos anos, Bucci e sua equipe desenvolveram diagnósticos que podem medir fenômenos relacionados à ebulição e fornecer uma resposta muito necessária para uma pergunta clássica.O diagnóstico é baseado em métodos de medição de temperatura por infravermelho usando luz visível.“Ao combinar essas duas tecnologias, acho que estaremos prontos para responder às questões de transferência de calor de longo prazo e sair da toca do coelho”, disse Bucci.Os subsídios do Departamento de Energia dos EUA do Programa de Energia Nuclear ajudarão neste estudo e em outros esforços de pesquisa de Bucci.
Para Bucci, que cresceu em Citta di Castello, uma pequena cidade perto de Florença, na Itália, resolver quebra-cabeças não é novidade.A mãe de Butch era professora de escola primária.Seu pai tinha uma oficina mecânica que promovia o hobby científico de Bucci.“Eu era um grande fã de Lego quando criança.Foi paixão”, acrescentou.
Embora a Itália tenha experimentado um declínio severo na energia nuclear durante seus anos de formação, o assunto fascinou Bucci.As oportunidades de emprego na área eram incertas, mas Bucci decidiu ir mais fundo.“Se eu tiver que fazer algo para o resto da minha vida, não é tão bom quanto eu gostaria”, brincou.Bucci estudou graduação e pós-graduação em engenharia nuclear na Universidade de Pisa.
Seu interesse em mecanismos de transferência de calor estava enraizado em sua pesquisa de doutorado, na qual trabalhou na Comissão Francesa de Energia Alternativa e Energia Atômica (CEA) em Paris.Lá, um colega sugeriu trabalhar na crise da água fervente.Desta vez, Bucci voltou sua atenção para o NSE do MIT e contatou o professor Jacopo Buongiorno para indagar sobre a pesquisa do instituto.Bucci teve que levantar fundos no CEA para pesquisas no MIT.Ele chegou com uma passagem de ida e volta dias antes do atentado na Maratona de Boston em 2013.Mas desde então Bucci permaneceu lá, tornando-se cientista pesquisador e depois professor assistente na NSE.
Bucci admite que teve dificuldade em se ajustar ao seu ambiente quando se matriculou no MIT, mas o trabalho e a amizade com colegas - ele considera Guanyu Su e Reza Azizyan, da NSE, seus melhores amigos - ajudaram a superar as dúvidas iniciais.
Além dos diagnósticos de fervura, Bucci e sua equipe também estão trabalhando em maneiras de combinar inteligência artificial com pesquisa experimental.Ele acredita firmemente que “a integração de diagnósticos avançados, aprendizado de máquina e ferramentas avançadas de modelagem dará frutos dentro de uma década”.
A equipe de Bucci está desenvolvendo um laboratório autônomo para realizar experimentos de transferência de calor em ebulição.Alimentado por aprendizado de máquina, a configuração decide quais experimentos executar com base nos objetivos de aprendizado definidos pela equipe.“Estamos fazendo uma pergunta que a máquina responderá otimizando os tipos de experimentos necessários para responder a essas perguntas”, disse Bucci.“Sinceramente, acho que esta é a próxima fronteira que está fervendo.”
“Quando você sobe em uma árvore e chega ao topo, percebe que o horizonte é mais amplo e mais bonito”, disse Butch sobre seu entusiasmo por mais pesquisas nessa área.
Mesmo lutando por novos patamares, Bucci não esquece de onde vem.Para comemorar o fato de a Itália ter sediado a Copa do Mundo da FIFA de 1990, uma série de pôsteres mostra o estádio de futebol dentro do Coliseu, ocupando um lugar de destaque em sua casa e escritório.Esses cartazes, criados por Alberto Burri, têm valor sentimental: o artista italiano (já falecido) também era da cidade natal de Bucci, Citta di Castello.
Horário da postagem: 10 de agosto de 2022