Overview
Всех приветствую! Представляю вам техническую экзерцицию. Здесь рассказывается об наиболее перспективных энергоустановках – Ядерных реакторах.
Введение
Положение относительно физики:
Поскольку физика в факторио не соблюдает даже нулевой закон термодинамики, то рассматриваться в данном случае не будет. Лишь математические расчеты будут иметь практическую ценность.
Положение относительно терминологии:
Ядерный реактор – довольно сложное устройство, состоящее из огромного множества элементов. В факторио ядерный реактор упрощенно состоит из: Паровой турбины, трубопровода, теплообменника, тепловых трубок и самого “ядерного реактора”. Под “ядерным реактором” в факторио подразумевается – активная зона со смонтированным отражателем нейтронов. Дабы не допустить тавтологии (ядерный реактор из ядерных реакторов, масло масляное), Ядерный реактор в руководстве будет упоминаться как “Кластер ядерного реактора” или более упрощенно “Кластер”, а Активная зона как “ядерный реактор”.
Классификация кластеров ядерного реактора
1. “Uranburner” aka Коллапсар
2. Управляемый кластер ядерного реактора
3. Компактный кластер
4. Плиточный кластер
5. Кластер со счетчиком топлива
6. Рациональный кластер
“Uranburner” aka Коллапсар
Самый массовый, разрабатываемый преимущественно школьниками, кластер. В виду отсутствия логики и какой-либо эргономичности и надежности, сводит на нет все заслуги такого вида кластера. Увеличивает факторы риска, ввиду перегрева ядерного реактора. Появился на свет в начале роста популярности факторио, по мере нарастания тенденций к усложнению устройства кластеров и техники с одновременным упрощением их эксплуатации. Необходимо упомянуть, что в него можно превратить любой другой вид кластера, чем и пользуются некоторые недобросовестные игроки, так называемые “Гриферы” (о которых мы поговорим в другой раз).
Преимущества:
– Самая простая конструкция (его сможет собрать любой желающий таракан с IQ ниже 50)
– Дешевизна в производстве (только за счет отсутствия логических элементов)
Недостатки:
– Уязвимость для различных средств вооружения
– Отсутствие отказоустойчивости
– Отсутствие автоматизации
– Огромный расход урана
– Постоянный перегрев
– Высокая вероятность выхода из строя в результате взрыва
Управляемый кластер
Отличительной особенностью этого типа кластера является наличие управляющих логических элементов. Иногда также называется первым поколением кластеров ядерного реактора. В данном случае к энергетическому оборудованию добавляются датчики – на резервуар с паром или на аккумулятор (датчик выглядит как устройство в желтом корпусе с зелеными индикаторами). Из этого следует две компоновки кластера – на аккумуляторах и на резервуарах.
Для создания автоматики управления необходимо заранее спроектировать схему действия логики. Упрощенный пример компоновки на паровых резервуарах: Сравнивающий комбинатор (работает подобно электромеханическому реле) считывает показания датчика пара в резервуарах, затем преобразует его в непрерывный сигнал для подачи на счетчик (обеспечивает выдержку времени), который не позволяет закладывать топливо в реактор постоянно. Также важным элементом системы является “делитель”, устройство для увеличения времени импульса на манипулятор (иначе манипулятор не успеет воспринять сигнал).
Таблица соотношений мощности и количества ядерных реакторов:
Преимущества:
– Простая конструкция
– Адекватный расход урана
– Отсутствие перегрева
Недостатки:
– Слабое автоматическое управление (в основном, самообеспечение)
– Слабая отказоустойчивость
– Отсутствие ручного управления
– Отсутствие самотестирования
Компактный кластер
Компактность – один из критериев оптимальности кластера. Может измеряться в условных единицах – Ватт на квадратный метр. Компактности можно достичь многими путями: Изменением компоновки кластера, уменьшением количества логических элементов, заменой ЛЭП на подстанции, уменьшением количества резервуаров, но до того момента, пока это не будет идти во вред безопасности.
Преимущества:
– Адекватный расход урана
– Отсутствие перегрева (если количество резервуаров больше расчетного соотношения)
Недостатки:
– Более сложная конструкция
– Слабая отказоустойчивость
– Отсутствие ручного управления
– Отсутствие самотестирования
Плиточный кластер
“Плиточный кластер” (Расширяемый кластер, Tileable Reactor, также ошибочно называется “Модульный реактор”) – Необычное решение компоновки кластера. Для постройки необходимо изначально подготовить большой участок суши.
Как видно на изображении выше, с ростом числа реакторов, растет и их общая эффективность, но до определенного предела. При постройке более 24 реакторов прирост относительной эффективности становится минимальным, что делает нерациональным постройку более крупных кластеров.
Кроме того, при превышении количества реакторов относительно требуемой мощности, растет и простой системы. Так, при требуемой мощности в 40 МВт, простой для двух-реакторных кластеров будет 75%, для трех-реакторных 85,714%, а для двенадцати-реакторных целых 97,727%. Такие условия были бы пригодными для твердотопливного манипулятора, но его невозможно запитать реакторным топливом, что окончательно ставит крест на такой компоновке.
При росте числа тепловых трубок, что неизбежно в кластерах такого типа, растет и время запуска реактора. В свою очередь это ведет и к большему расходу урана т.к. тепловые трубки помимо задержки запуска, служат своеобразным “буфером” (что также усложняет расчеты оптимизации), соотношение энергия/ресурсы при этом значительно меньше в сравнении с паровыми резервуарами.
Таблица оптимальных соотношений компонентов кластера:
Преимущества:
– Адекватный расход урана
– Отсутствие перегрева
Недостатки:
– Более сложная конструкция
– Сложность постройки и запуска
– Не оптимальное соотношение реакторов и теплообменников в начале постройки
– Нет дистанционного управления
Формулы и расчеты
Примечание: Формулу для нахождения требуемого количества помп можно преобразовать и для турбин, но это будет ошибкой т.к. количество потребляемой воды пропорционально количеству теплообменников а не турбин.
Примечание: Для простоя кластера взята величина Wтребуемое=40МВт
Кластер со счетчиком топлива
Задача этого типа кластера не только быть производителем электричества, но и автоматически учитывать расход урана и переработанное топливо (в понятном для человека виде), выполняя вычисления – обеспечивать точность и робастность. Работать по принципу безотходной технологии.
Само по себе, загрязнение от ядерного реактора отсутствует. Но загрязнение производят центрифуги и сборочные автоматы, производящие урановые топливные элементы. Следовательно, любые схемы производства и переработки рационально располагать отдельно и на отдалении от самого ядерного реактора.
В данном типе кластера, кроме самого ядерного реактора, добавляется дисплей, вычислительный модуль и совмещенные центрифуги. На данный момент, в едином виде не существует, хотя необходимые компоненты по отдельности уже созданы.
Преимущества:
– Адекватный расход урана
– Отсутствие перегрева
– Отображение информации
– Замкнутый цикл производства
Недостатки:
– Сложная конструкция
– Нет дистанционного управления
– Больше ресурсов на постройку
Рациональный реактор
Последняя ступень эволюции кластеров ядерного реактора, высокотехнологичное устройство, к которому должен стремится любой уважающий себя Технарь.
Помимо заимствования технологий из предыдущих типов кластеров, здесь реализуется переход от системы автоматической стабилизации к системе программного регулирования или следящей системы.
Это возможно обеспечить двумя способами:
1. Разделить кластер на три части части – основной модуль, резервный модуль (который предварительно разогрет и расположен на удалении от основного) и модуль управления. Модуль управления необходимо максимально защитить т.к. при потере основного или резервного модуля, он автоматически производит Аварийное переключение “Failover” (передача нагрузки на другой модуль), чем обеспечивает непрерывную подачу электричества, безостановочное производство и защиту.
2. К единственному кластеру добавить некоторое “буферное” устройство – Автоматический аккумулятор пара, который в случае выхода из строя ядерного реактора, высвобождает весь накопленный пар в оставшуюся систему и тем самым (хоть и на время) также обеспечивает непрерывную подачу электроэнергии. Но, это решение обладает рядом недостатков – действует строго определенное время и не располагается далеко от самого ядерного реактора т.к. сообщается с ним посредством труб (которые ограничены пропускной способностью).
В общем случае основной и резервный модули могут быть как идентичными, так и различными по набору функций. Аварийное переключение, как правило, выполняется автоматически, но в отдельных случаях система может запрашивать разрешение на переключение.
Автоматически перенаправляет энергию на необходимые производственные кластеры (Веерное отключение). Транспортировка пара сверхдальним энергонезависимым участкам (Когенерация). Возможность дистанционного управления и самотестирования.
А сейчас главный вопрос – сколько потребуется времени на разработку проекта данного вида кластеров?
– Думаю, тут все зависит от количества участников и от требуемой номинальной производительности . В одиночку любую систему можно планировать, строить и полировать, долго и трудно. Рано или поздно возникнут вопросы в стиле “А стоит ли игра свеч?”, нужно ли продолжать разработку, если система и так работает, и любой “ученый” может подойти к тебе со своим Uranberner`ом и выдать “Ниче не знаю, у меня все идеально”. Но если люди начнут объединятся, грамотно распределять роли на конструкторов и эксплуатационников, друг друга поддерживать, пользуясь только конструктивной критикой, то все это возможно закончить даже меньше чем за месяц.