Datrys Problemau Trosglwyddo Gwres Hirdymor |Newyddion MIT

Mae hwn yn gwestiwn sydd wedi peri penbleth i wyddonwyr ers canrif.Ond, wedi'i hybu gan Wobr Gwasanaeth Nodedig Gyrfa Cynnar $625,000 Adran Ynni'r UD (DoE), mae Matteo Bucci, athro cynorthwyol yn yr Adran Gwyddoniaeth a Pheirianneg Niwclear (NSE), yn gobeithio dod yn nes at ateb.
P'un a ydych chi'n gwresogi pot o ddŵr ar gyfer pasta neu'n dylunio adweithydd niwclear, mae un ffenomen - berwi - yn hanfodol i'r ddwy broses yn effeithlon.
“Mae berwi yn fecanwaith trosglwyddo gwres effeithlon iawn;dyma sut mae llawer iawn o wres yn cael ei dynnu o'r wyneb, a dyna pam y caiff ei ddefnyddio mewn llawer o gymwysiadau dwysedd pŵer uchel,” meddai Bucci.Enghraifft o ddefnydd: adweithydd niwclear.
I'r anghyfarwydd, mae berwi yn edrych yn syml - mae swigod yn cael eu ffurfio sy'n byrstio, gan dynnu gwres.Ond beth os oedd cymaint o swigod yn ffurfio ac yn cyfuno, gan greu rhediad o stêm a oedd yn atal trosglwyddo gwres pellach?Mae problem o'r fath yn endid adnabyddus a elwir yn argyfwng berwi.Byddai hyn yn arwain at redeg i ffwrdd thermol a methiant y rhodenni tanwydd yn yr adweithydd niwclear.Felly, “mae deall a nodi’r amodau lle gall argyfwng berwi ddigwydd yn hanfodol i ddatblygu adweithyddion niwclear mwy effeithlon a chost-gystadleuol,” meddai Butch.
Mae ysgrifau cynnar ar yr argyfwng mudferwi yn dyddio’n ôl bron i ganrif cyn 1926. Tra bod llawer o waith wedi’i wneud, “mae’n amlwg nad ydym wedi dod o hyd i ateb,” meddai Bucci.Mae argyfyngau berw yn parhau i fod yn broblem oherwydd, er gwaethaf y doreth o fodelau, mae'n anodd mesur y ffenomenau perthnasol er mwyn eu profi neu eu gwrthbrofi.“Mae [Berwi] yn broses sy’n digwydd ar raddfa fach iawn, iawn a thros gyfnod byr iawn, iawn o amser,” meddai Bucci.“Allwn ni ddim ei wylio gyda’r lefel o fanylder sydd ei angen i ddeall beth sy’n digwydd mewn gwirionedd a phrofi damcaniaethau.”
Ond dros yr ychydig flynyddoedd diwethaf, mae Bucci a'i dîm wedi bod yn datblygu diagnosteg a all fesur ffenomenau sy'n gysylltiedig â berwi a darparu ateb y mae mawr ei angen i gwestiwn clasurol.Mae diagnosis yn seiliedig ar ddulliau mesur tymheredd isgoch gan ddefnyddio golau gweladwy.“Trwy gyfuno’r ddwy dechnoleg hyn, rwy’n meddwl y byddwn yn barod i ateb y cwestiynau trosglwyddo gwres hirdymor ac yn gallu dringo allan o’r twll cwningen,” meddai Bucci.Bydd grantiau Adran Ynni'r UD o'r Rhaglen Pŵer Niwclear yn helpu'r astudiaeth hon ac ymdrechion ymchwil eraill Bucci.
I Bucci, a fagwyd yn Citta di Castello, tref fechan ger Fflorens, yr Eidal, nid yw datrys posau yn ddim byd newydd.Athrawes ysgol elfennol oedd mam Butch.Roedd gan ei dad siop beiriannau a oedd yn hyrwyddo hobi gwyddonol Bucci.“Roeddwn i’n ffan mawr o Lego yn blentyn.Roedd yn angerdd,” ychwanegodd.
Er bod yr Eidal wedi profi dirywiad difrifol mewn ynni niwclear yn ystod ei blynyddoedd ffurfiannol, roedd y pwnc wedi swyno Bucci.Roedd cyfleoedd gwaith yn y maes yn ansicr, ond penderfynodd Bucci gloddio'n ddyfnach.“Os oes rhaid i mi wneud rhywbeth am weddill fy oes, nid yw cystal ag yr hoffwn,” cellwairiodd.Astudiodd Bucci astudiaethau israddedig ac ôl-raddedig peirianneg niwclear ym Mhrifysgol Pisa.
Roedd ei ddiddordeb mewn mecanweithiau trosglwyddo gwres wedi’i wreiddio yn ei ymchwil doethurol, y bu’n gweithio arno yng Nghomisiwn Ynni Amgen ac Ynni Atomig Ffrainc (CEA) ym Mharis.Yno, awgrymodd cydweithiwr weithio ar yr argyfwng dŵr berwedig.Y tro hwn, gosododd Bucci ei fryd ar NSE MIT a chysylltodd â'r Athro Jacopo Buongiorno i holi am ymchwil y sefydliad.Roedd yn rhaid i Bucci godi arian yn CEA ar gyfer ymchwil yn MIT.Cyrhaeddodd gyda thocyn taith gron ddyddiau cyn bomio Boston Marathon 2013.Ond ers hynny mae Bucci wedi aros yno, gan ddod yn wyddonydd ymchwil ac yna'n athro cynorthwyol yn yr NSE.
Mae Bucci yn cyfaddef iddo gael amser caled yn addasu i'w amgylchedd pan gofrestrodd gyntaf yn MIT, ond mae gwaith a chyfeillgarwch gyda chydweithwyr - mae'n ystyried Guanyu Su a Reza Azizyan o NSE yn ffrindiau gorau iddo - wedi helpu i oresgyn amheuon cynnar.
Yn ogystal â diagnosteg berwi, mae Bucci a'i dîm hefyd yn gweithio ar ffyrdd o gyfuno deallusrwydd artiffisial ag ymchwil arbrofol.Mae’n credu’n gryf y “bydd integreiddio diagnosteg uwch, dysgu peiriannau ac offer modelu uwch yn dwyn ffrwyth o fewn degawd.”
Mae tîm Bucci yn datblygu labordy hunangynhwysol i gynnal arbrofion trosglwyddo gwres berwedig.Wedi'i bweru gan ddysgu peirianyddol, mae'r gosodiad yn penderfynu pa arbrofion i'w cynnal yn seiliedig ar yr amcanion dysgu a osodwyd gan y tîm.“Rydyn ni’n gofyn cwestiwn y bydd y peiriant yn ei ateb trwy optimeiddio’r mathau o arbrofion sydd eu hangen i ateb y cwestiynau hynny,” meddai Bucci.“Rwy’n credu’n onest mai dyma’r ffin nesaf sy’n mudferwi.”
“Pan fyddwch chi'n dringo coeden ac yn cyrraedd y brig, rydych chi'n sylweddoli bod y gorwel yn ehangach ac yn fwy prydferth,” meddai Butch am ei frwdfrydedd dros ymchwil pellach yn y maes hwn.
Hyd yn oed yn ymdrechu am uchelfannau newydd, nid yw Bucci wedi anghofio o ble mae'n dod.I goffáu'r Eidal yn cynnal Cwpan y Byd FIFA 1990, mae cyfres o bosteri'n dangos y stadiwm pêl-droed y tu mewn i'r Colosseum, gan ymfalchïo yn ei gartref a'i swyddfa.Mae gan y posteri hyn, a grëwyd gan Alberto Burri, werth sentimental: roedd yr arlunydd Eidalaidd (sydd bellach wedi marw) hefyd yn dod o dref enedigol Bucci, Citta di Castello.


Amser postio: Awst-10-2022