Un nuevo estudio de la Universidad de Hawai'i en Mānoa ha producido una nueva técnica que involucra calor que podría ayudar a prevenir accidentes en plantas de energía nuclear.

La ebullición suele asociarse con el calentamiento, sin embargo, en muchas aplicaciones industriales asociadas con componentes extremadamente calientes, como plantas de energía nuclear y fundición de metales, la ebullición se utiliza como un mecanismo de enfriamiento eficaz. Esto se debe al "calor latente, "el calor absorbido para convertir el agua en vapor, que elimina una gran cantidad de calor de una superficie caliente.

Existe un límite en la cantidad de calor que se puede eliminar al hervir. Aumentar este límite de calor tolerable es importante por muchas razones, pero especialmente por seguridad.

Sangwoo Shin, profesor asistente de ingeniería mecánica en la Facultad de Ingeniería, ha demostrado un concepto novedoso que supera el límite de calor tolerable o lo que se conoce como flujo de calor crítico (CHF). Dirige un equipo de investigación que ha ideado un nuevo método que aumentó el CHF en un 10 por ciento en comparación con los enfoques utilizados en el pasado.

Según Shin, esto es importante porque, si la superficie está extremadamente caliente, el agua cerca de la superficie se convertirá rápidamente en vapor, sin dejar líquido para usar para enfriar la superficie.

"El resultado de esta falla de enfriamiento conduce a una fusión de la superficie calentada, como se vio en el desastre de la central nuclear de Fukushima en 2011, "explicó Shin. El incidente fue provocado por el terremoto de Tohoku que azotó el este de Japón, lo que generó un tsunami e inutilizó los sistemas de energía y enfriamiento de los reactores de la planta. "A este respecto, Se han realizado grandes esfuerzos para aumentar el CHF, " él dijo.

Hasta la fecha, Una de las formas más efectivas de mejorar la ICC es raspando la superficie con nanoestructuras, específicamente, nanocables. La alta rugosidad de la superficie conduce a un mayor número de sitios en los que se produce el burbujeo, resultando así en CHF mejorado.

El estudio encontró que la transferencia de calor en ebullición era mucho más favorable con un nuevo concepto que implica recubrir la superficie caliente con bimorfos a nanoescala. una pieza de metal larga que se puede doblar cuando se expone al calor debido a la expansión térmica.

La superficie caliente hace que los bimorfos se deformen espontáneamente, lo que hace que la condición de la superficie sea más favorable para la ebullición.

Shin dice que se pueden esperar estudios futuros para una mayor mejora de la CHF eligiendo la geometría y el material adecuados para los nanobimorfos, lo que puede contribuir al desarrollo de tecnologías energéticamente eficientes para sistemas extremadamente calientes.

Este nuevo hallazgo una colaboración con investigadores de la Universidad de Yonsei y la Universidad de California Riverside, fue publicado recientemente en Nano Letters.