זו שאלה שמטרידה מדענים במשך מאה שנה.אבל, בהתבסס על פרס של 625,000 דולר של משרד האנרגיה האמריקאי (DoE), מתאו בוצ'י, עוזר פרופסור במחלקה למדע והנדסה גרעינית (NSE), מקווה להתקרב לתשובה.
בין אם אתם מחממים סיר מים לפסטה או מתכננים כור גרעיני, תופעה אחת - רתיחה - היא קריטית לשני התהליכים בצורה יעילה.
"הרתחה היא מנגנון העברת חום יעיל מאוד;כך מוסרת כמות גדולה של חום מפני השטח, וזו הסיבה שהוא משמש ביישומים רבים בצפיפות הספק גבוהה", אמר בוצ'י.דוגמה לשימוש: כור גרעיני.
למתוחמים, הרתיחה נראית פשוטה - נוצרות בועות שמתפוצצות, מסירות חום.אבל מה אם כל כך הרבה בועות נוצרו והתלכדו, ויצרו פס אדים שמנע מעבר חום נוסף?בעיה כזו היא ישות ידועה המכונה משבר הרותח.זה יוביל לבריחה תרמית ולכשל של מוטות הדלק בכור הגרעיני.לכן, "הבנת וזיהוי התנאים שבהם יכול להתרחש משבר רותח הוא קריטי לפיתוח כורים גרעיניים יעילים ותחרותיים יותר", אמר בוץ'.
כתבים מוקדמים על המשבר המבעבע מתוארכים כמעט מאה שנים לפני 1926. אמנם נעשתה עבודה רבה, אבל "ברור שלא מצאנו תשובה", אמר בוצ'י.משברי רתיחה נותרו בגדר בעיה מכיוון שלמרות שפע המודלים, קשה למדוד את התופעות הרלוונטיות כדי להוכיח או להפריך אותן."[רתיחה] היא תהליך שמתרחש בקנה מידה מאוד מאוד קטן ולאורך פרק זמן מאוד מאוד קצר", אמר בוצ'י."אנחנו לא יכולים לצפות בזה ברמת הפירוט הדרושה כדי להבין מה באמת קורה ולבחון השערות."
אבל במהלך השנים האחרונות, בוצ'י והצוות שלו פיתחו אבחון שיכול למדוד תופעות הקשורות לרתיחה ולספק תשובה נחוצה לשאלה קלאסית.האבחון מבוסס על שיטות מדידת טמפרטורה באינפרא אדום באמצעות אור נראה."על ידי שילוב של שתי הטכנולוגיות הללו, אני חושב שנהיה מוכנים לענות על שאלות העברת החום ארוכות הטווח ונוכל לטפס מתוך חור הארנב", אמר בוצ'י.מענקים של משרד האנרגיה האמריקאי מתוכנית הכוח הגרעיני יסייעו למחקר זה ולמאמצי המחקר האחרים של בוצ'י.
עבור בוצ'י, שגדל בצ'יטה די קסטלו, עיירה קטנה ליד פירנצה, איטליה, פתרון חידות אינו דבר חדש.אמו של בוץ' הייתה מורה בבית ספר יסודי.לאביו הייתה חנות מכונות שעודדה את התחביב המדעי של בוצ'י."הייתי מעריץ גדול של לגו בילדותי.זו הייתה תשוקה", הוסיף.
למרות שאיטליה חוותה ירידה חמורה בכוח הגרעיני במהלך שנותיה המעצבות, הנושא ריתק את בוצ'י.הזדמנויות עבודה בתחום לא היו ברורות, אבל בוצ'י החליט לחפור עמוק יותר."אם אני צריך לעשות משהו לשארית חיי, זה לא טוב כמו שהייתי רוצה", הוא התבדח.בוצ'י למד לימודי הנדסה גרעינית לתואר ראשון ותואר שני באוניברסיטת פיזה.
העניין שלו במנגנוני העברת חום נעוץ במחקר הדוקטורט שלו, עליו עבד בוועדה הצרפתית לאנרגיה חלופית ואנרגיה אטומית (CEA) בפריז.שם הציע עמית לעבוד על משבר המים הרותחים.הפעם, בוצ'י שם את עיניו על NSE של MIT ויצר קשר עם פרופסור Jacopo Buongiorno כדי לברר על המחקר של המכון.בוצ'י נאלץ לגייס כספים ב-CEA למחקר ב-MIT.הוא הגיע עם כרטיס הלוך ושוב ימים לפני הפיגוע במרתון בוסטון ב-2013.אבל מאז בוצ'י נשאר שם, הפך למדען מחקר ולאחר מכן עוזר פרופסור ב-NSE.
בוצ'י מודה שהיה לו קשה להסתגל לסביבתו כאשר נרשם לראשונה ל-MIT, אבל עבודה וחברות עם עמיתים - הוא מחשיב את Guanyu Su ו-Reza Azizyan של NSE כחבריו הטובים ביותר - עזרו להתגבר על החששות המוקדמים.
בנוסף לאבחון רתיחה, בוצ'י והצוות שלו עובדים גם על דרכים לשלב בינה מלאכותית עם מחקר ניסיוני.הוא מאמין בתוקף ש"השילוב של אבחון מתקדם, למידת מכונה וכלי מידול מתקדמים יניב פרי בתוך עשור".
הצוות של בוצ'י מפתח מעבדה עצמאית לביצוע ניסויים בהעברת חום רותח.מופעל על ידי למידת מכונה, ההגדרה מחליטה אילו ניסויים להפעיל בהתבסס על יעדי הלמידה שנקבעו על ידי הצוות."אנחנו שואלים שאלה שהמכונה תענה עליה על ידי אופטימיזציה של סוגי הניסויים הדרושים כדי לענות על השאלות האלה", אמר בוצ'י."אני באמת חושב שזהו הגבול הבא שמתבשל".
"כשאתה מטפס על עץ ומגיע לפסגה, אתה מבין שהאופק רחב ויפה יותר", אמר בוץ' על התלהבותו ממחקר נוסף בתחום זה.
אפילו בשאיפה לגבהים חדשים, בוצ'י לא שכח מאיפה הוא מגיע.כדי להנציח את אירוח מונדיאל 1990 באיטליה, סדרת כרזות מציגה את אצטדיון הכדורגל בתוך הקולוסיאום, מתגאה במקום בביתו ובמשרדו.לפוסטרים האלה, שנוצרו על ידי אלברטו בורי, יש ערך סנטימנטלי: האמן האיטלקי (כיום נפטר) היה גם מעיר הולדתו של בוצ'י, Citta di Castello.
זמן פרסום: 10 באוגוסט 2022