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IC2原力発電解説

    
未完成のまま仕様変更が入ってしまいました。なので放置しまーす
新仕様の方でリアクターデザインだけは組んでみた→IC2原子炉リアクターデザイン

とりあえずページ作成。
暫くマイクラ出来ないから携帯でIC2ウィキ見つつ勉強したりノートでリアクターデザイン考えてたら解説まとめ作りたくなったので・・・。
ぼちぼち更新していきます。といっても大概ノートにまとまってるんだけどね・・・。

IC2+マイクラβ1.7ぐらいの情報。
多分これに大きな仕様変更は出ないでしょう。いうて発電量倍になったばっかりだけど。

ちなみに、このページの情報は本家IC2ウィキの内容から得たものが殆どです。
あのページを見て、一部分かりづらいと思った点を、例を挙げながら説明していくことになりそうです。
また、この解説は、各要素を一から説明していくので、手っ取り早く"使える原子炉"のリアクターデザインが欲しい人には向いていません。
そのようなページも、後々作る予定です。今までの試行錯誤とかの結果は大体IC2核計画に書いてあるので、そこから上手く盗んで下さい。


序論?

IndustrialCraft2の原子力発電(Nuclear Reactor)では何が起こるか、ということを、現実の原子炉やその事故と照らし合わせてみた。
出来事 IC2の原子炉
放射線漏れによる人体被害
放射線による後遺症 ×
家屋の火災
放射性セシウムの飛散 ×
浸水による制御機構の破損
格納容器内の水位減少
メルトダウン・爆発
もちろん、炉の設計そのものに安全なものを利用したり、二重の安全対策をすることによって爆発のリスクを減らすことができます。
皮肉ながら、この世界の原子炉には"絶対安全"という神話が成立するんですよね。
いや、ヒューマンエラーや人為的な破壊工作にかかれば神話など脆いもの・・・か・・・。


発電量

ウランセル(Uranium Cell)を炉に置くと発電が始まる。ただし発電機に赤石入力がある間は発電が止まっている。

以下、説明画像サイズの問題から、リアクターの一部を切り取ったような図を載せる。(リアクターの端において特殊な効果は発生しないため;リアクター端は空欄と同等の扱い)
炉に1つ置くと10EU/tの発電

2つ置くと合計20EU/tの発電

3つなら合計30EU/tの発電

つまりこの場合、下図のように、それぞれが10EU/tの発電をしている。

さて、ここからが本題。
原子力発電で高出力発電をするには欠かせない、セルの隣接設置について、これから説明する。

隣接による相乗効果

あるウランセルに隣接(上下左右)にウランセルがあると、発電量が増える。

例えばこのように置くと・・・
こんな感じの発電量になって・・・
合計40EU/tの出力になる。

この効果では、セルの消費時間が短くなる訳ではなく、純粋に1セル当たりの効率が上昇する。美味しい。とても美味しい

では、もう一つセルを追加してみよう。
するとこんな感じの計算になって・・・
合計70EU/tの出力になる。

この例から分かるように、それぞれのセルが お互いに 影響を与えあって、発電量が激増する。
どのようにセルの発電量が決まるのか、下の図を見ていただきたい。

まず、上のセルに着目する。
その上下左右のマスに、ウランセルがいくつ有るか数える。
この場合1つあるので、単体の発電量の2倍となり、 このセルからは 20EU/tの電気が得られる。

次に、真ん中のセルに着目する。
このセルの上下左右にはウランセルが2つあるので、単体の発電量の3倍となり、 このセルからは 30EU/tの電気が得られる。

下のセルに関しては、上のセルと同様に計算ができて、20EU/tの発電量となる。
これらを合計した、70EU/tが原子力発電機からの出力になる。

隣接するウランセルの数と発電量の関係は下の表の通り。
隣接セル数 そのセルの発電量
0 10EU/t
1 20EU/t
2 30EU/t
3 40EU/t
4 50EU/t
つまり、隣接させればさせるほど、要は固めて置くほど、相乗効果が発生してウランセル当たりの発電量(以下、効率)が上がる。
...ということで、どんどんウランセルを増やしていった時の発電量を見ていきましょう。

... 
合計100EU/t・効率2.50

... 
合計150EU/t・効率3.00

... 
合計200EU/t・効率3.33

... 
合計230EU/t・効率3.29

... 
合計280EU/t・効率3.50

... 
合計330EU/t・効率3.67

このように、四角く固めて置くことて、相乗効果が発生しやすく、効率がどんどん上がっていく。

しかし、燃料を入れるだけで発電がずっと続くなら、こんな記事は要らない。
IC2の原子炉では、熱の管理を怠ると、すぐさま爆発が起きてしまう。
例えば、上のウラン9個のセッティングだけでは、発電開始から大体50秒で爆発が起きる。
この熱を管理して、爆発や他の環境影響を防ぐのが、IC2原子炉の難しい所であり、醍醐味となってくる。
次の項目からは、熱管理について説明していく。


発熱

原子炉は、直接見えない隠し要素(しかし重要な)"温度"のパラメータを持っている。(一部アドオンで見ることができる)
この温度は"heat"という単位で表され、数値が高いほど熱い。
これが上がっていくと周りに影響が生じていくことになるのだが、それに関しての説明はまた後で。
基本的に、一定の温度を超えないことが目標になる。


原子炉の時間

さて、温度のやりとりについて説明する前に原子炉の時間の進み方について説明する。
IC2の原子炉では、1秒に1回計算が行われる。
本家wikiに習ってこの 1秒を1tick とする。
ちなみに電気計算(発電量なんか)にもtickを使って説明するが 電気供給のtickと原子炉のtickは別 である。ややこしい。
電気計算の方のtickは0.05秒。10EU/tの発電と言えば、1秒間に200EU発電していることに。

大切なことなのでもう一度  原子炉の説明で使う1tickは1秒!
以降、tickという表記は長いのでtと表記する。heatも長いからhで。

ウランセルによる発熱

時間の概念が分かったところで本題へ。
ウランセルの発熱量は、隣接しているウランセルの数で決まる。
隣接セルがなければ10[h/t]、つまり1秒に10heatずつ発熱する。
1つ隣接なら20[h/t]、2つ隣接なら30[h/t]、3つなら40[h/t]、4つなら50[h/t]要は発電量と同じだけ熱が発生する。相乗効果の現れ方も同じ。

隣接要素による減熱

しかし、発熱量はそれだけで決まらない。
減熱要素を隣接させることで、発熱そのものを抑えることができる。
後に説明する"放熱"の効果とは別に、 そもそもの発熱量が減る

減熱要素
  • クーラントセル(Coolant Cell)
  • 炉プレート(Integrated Reactor Plating)
  • ヒートディスペンサー(Integrated Heat Disperser)
これらのうちどれかが、ウランセルに対して2~4つ隣接していると、減熱の効果が発生する。
2つ目から20%ずつ減熱していき、例えば20[h/t]の発熱をしているセルの周りに3つの減熱要素を置くと、発熱量が60%になり、12[h/t]の発熱をする。

減熱効果
要素数 熱発生
100%
100%
80%
60%
40%

しかし、発電効率の増加を見込んでウランセル固めて置いていくと、減熱要素を置いていくスペースがなくなってしまう。その関係を下の表に示す。

発熱量
ウラン\冷却要素 発電量(EU/t)
10 10 8 6 4 10
20 20 16 12 20
30 30 24 30
40 40 40
50 50

例えば、あるウランセルに2つのウランセルを隣接させると30[EU/t]の発電になる。
この時の発熱量は30[h/t]となるが、空いている残り2マスに冷却要素を置くと発熱量が24[h/t]となり、発熱量当たりの発電量が大きくなる。


熱伝達・冷却

発生した熱はどこへ行きどこへ溜まり、どうすれば放出できるのか。
恐らく原子炉設計で最も重要になってくる熱伝達および冷却についてみていこう。

各要素の熱表現

炉表面の温度
  • 見えない
  • 耐久度を超えると爆発する
  • チャンバーや炉内構成によって耐久度が変化する
    • 基本耐久度10000[h]として
    • チャンバー1機につき+1000[h]
    • 炉プレート1枚につき+100[h]
各要素の温度
  • クーラント・炉プレート・ヒートディスペンサーには温度の概念がある
  • 耐久度満タン→0[heat]
  • 耐久度0→10000[heat]
  • 10000[heat]以上になるとアイテムが消失してしまう

隣接要素間の影響

リアクター内においたアイテムは、"上下左右のマス"と炉表面温度に影響を与える。与えないものもある。
その組み合わせを下の表に示す。この表はリアクターデザインの時、特に重要になる(はず)。

影響を
受\与 ウランセル アイソトープ 炉プレート ディスペンサー クーラント 水バケツ
ウランセル 発熱上昇 減熱+
熱分配・吸熱
減熱+吸熱 減熱+吸熱
アイソトープ 発熱上昇
炉プレート 熱分配・吸熱 6[h/t]の熱移動
ディスペンサー 吸熱 6[h/t]の熱移動
クーラント 吸熱 6[h/t]の熱移動
水バケツ
炉表面 熱の受け取り 熱の受け取り 25[h/t]の熱移動 -300[h/個] -250[h/個]

各要素の詳細仕様

上の表では(表の見栄え上)かなり省略して効果を書いた。
その詳細仕様についてwikiの受け売りをしていく。

-ウランセル
これがなければ始まらない。
隣接するウランセルの数で発電量と基本発熱量が決まり、隣接する冷却要素によって最終的な発熱量が決まる。
発熱量に関しては前述(発熱の項目)の通り。
発生した熱は、冷却要素が隣接していればそれらに全て受け渡す。
冷却要素の隣接が無ければ、炉表面へ熱を受け渡す。
具体例を挙げると40[h/t]で発熱しているウランセルを冷却要素に吸熱させると、その吸熱を処理することが構成上不可能になり、要素の損傷を避けられない。
そのため、このような場合に(各要素の損傷がない炉を設計するに)は、炉表面を通じた熱処理が必要になる。

-劣化ウランセル
ウラン1つとセル8つからできる要素。
発電後のウランの燃え残りとしても、3割ぐらいの確率で回収できる。
これ単体では1[h/t]の発熱。熱を発するものの何の効果も生まない。

-アイソトープセル
劣化ウランに石炭粉を混ぜて作る。作った時は耐久度0(チャージ量0)の状態。
こちらはストックできないので必要数だけ作るようにしよう。
これを上手く使うと燃費がかなり高くなるが、燃料濃縮に関しては特記事項が多いので別の項目に纏めようと思う。
単体では1[h/t]の発熱。ウランセルの隣接数によって10[h/t]ずつ発熱量が増える。
要は構成によって1[h/t]・11[h/t]・21[h/t]・31[h/t]・41[h/t]と発熱量が変わる。
発熱の法則がウランセル同士の隣接に似ているが、実は似て非なるもの。
ウランはアイソトープの発熱量に影響を与える が、 アイソトープはウランの発熱量に影響を与えない
また上の表の通り、アイソトープは冷却要素に対する熱の直接受け渡しがないため、全て炉表面を通じた熱処理を行うことになる。

-再濃縮済セル
アイソトープセルの耐久度が満タンになると、再濃縮済セルへと変化する。
これに石炭の粉を混ぜるとウランセルを作ることができる。
ウランセルを大量に使う大出力炉を設置する際には、そのお供として燃料の濃縮炉の併設したい。(が、燃料濃縮にはリスクが伴うため云々・・・は別の項目で)
ちなみにこれも1[h/t]の発熱をするが、隣接による発熱増加はない。

-クーラントセル
冷却要素として、ウランセルに隣接させると減熱効果がある。(発熱の項目を参照)
ウランセルに隣接させると、そのウランセルの発熱を吸熱する。
複数隣接させたときは等分して熱吸収が行われることになる。(熱分配)
吸収された熱は耐久値の減少として見ることができる。
1[h/t]の自己冷却機能を持っている。(耐久値の自動回復)

-炉プレート
冷却要素として、ウランセルに隣接させると減熱効果がある。
2マス先までのウランセルからの発熱を受け渡す効果がある。
この受け渡すというのが説明しにくいのだが、ウランセルからの熱分配において、「ウランセルの表面積を増やす」イメージを持ってくれると分かりやすいかもしれない。
熱の受け渡し先がない場合は、クーラントセル同様吸熱し、耐久値に現れる。
熱伝達の方が、熱吸収よりも優先度が高い。(熱の受け渡し先があるうちは耐久値が減らない)
0.1[h/t]の自己冷却機能を持っている。
挙動も特殊でなかなか思い通りの構成を作りにくいため、基本的にいらない子。

-ヒートディスペンサー
冷却要素として、ウランセルに隣接させると減熱効果がある。
クーラントセル同様、ウランセルから直接熱を吸収する。
そのほかにこのアイテム独自の機能として、「炉表面」と「上下左右に隣接した冷却要素」と「自身」の温度を同じに保とうとする。
温度が高い所から熱を吸収し、温度が低い所へ受け渡す。
炉表面とは最大25[h/t]で、隣接した冷却要素とは最大6[h/t]で熱の受け渡しができる。
ただし自己冷却機能はない。
大抵の炉の設計に必要で、製作コストの高さに見合った高性能のアイテム。

-氷
炉表面の温度に直接作用する。
炉表面が300[h]を超えた時、1つ消費し、炉の表面温度を300[h]下げる。

-水バケツ
炉表面の温度に直接作用する。
炉表面が3250[h]を超えた時、空バケツへ変化し、炉の表面温度を250[h]下げる。

自己冷却

炉表面・炉プレート・クーラントセルには自己冷却機能が備わっている。
この自己冷却効果により、連続稼働可能なリアクターの設計が可能になる。

まず、各アイテムの自己冷却について。
炉プレート・・・0.1[h/t]
クーラントセル・・・1[h/t]
(ただし、炉プレートに熱を溜める利益が殆どないため、炉プレートの自己冷却については考えなくてもいい。というか炉プレート自体殆ど使わない、さらに濃縮炉に関しては温度調整の邪魔になるぐらい。)

次に、炉そのものの冷却能力について説明する。
まず、リアクターそのものに1[h/t]の冷却機能がついている。
次に、炉を中心とした3*3*3、リアクター部分を除いた26マスに何がおいてあるか、によって冷却能力が変化する。

チャンバー・・・2[h/t/個]
水・・・1[h/t/個]
空気・・・0.25[h/t/個](1[h/t/4個]?)

溶岩と炎は水の正反対(加熱)、炎は空気の正反対の効果を持つ、らしいが、(私が色々炉設計してみたところ)濃縮炉ですら利用する機会はなさそう・・。むしろ避けるべき事象。

SUC

SUC(シングルユーズクーラント)なんて格好いい略称がついてるけど、和訳すると"使い捨て冷却要素"ぐらいになる。
氷ブロックと水バケツのこと。
炉の設計を考えると、BC(びるどくらふと)やRP(れっどぱわー)によるアイテム搬入無しでは、ほぼ成り立たない。

氷ブロックは、炉表面温度が300[h]を超えると、氷1つが溶けて(消失して)炉表面温度を300[h]下げる。
要は炉表面温度を300[h]下げる。

水バケツは、炉表面温度が3250[h]を超えると、空バケツになって炉表面温度を250[h]下げる。
空バケツは残ったままになるので、連続した稼働をするにはバケツ搬出機構も組む必要がある。

SUCの強みは冷却速度にある。
ここでクーラントセルの自己冷却速度を思い出して欲しい。
1つにつき1[h/t]の冷却しかなく、ディスペンサーで上手く分配して30個のクーラントを使っても30[h/t]の冷却速度しか出ない。
それに比べて、氷ブロックは1マスで凄まじい冷却速度を生むことができる。
例えば64個1スタックの氷を、十分高温な炉に入れたとする。
すると、1tに氷を1つ消費して300hずつ温度を下げていく。
つまり、氷があるうちは300[h/t]の冷却ができるのである。
これはクーラントの比ではない。
2スタック、3スタックと置くマスを増やせば600[h/t]、900[h/t]と温度を下げる速度がさらに上がる。

その速度は魅力的だが、原子炉の長い稼働時間の間に消費するアイテムの量は莫大になる。
私が設計した最大出力の炉の場合、1ターム166分の間に1000スタック以上氷を消費するものもある。
クーラントセルとの併用で使用を少なくした場合でも、相応の消費がある。

「氷ブロックなんて手に入るの?」と思った方は、IC2の各マシーンの動作を思い出して欲しい。
そう、コンプレッサーによって「雪玉→氷ブロック」という変換ができるのである。
雪玉も、コンプレッサーとポンプによって生成することができる。
しかしこれらのプロセスは案外電力を食うため、炉を設計する際はその辺りの収支も考える必要がある。
ちなみにEEを導入してる環境であれば氷の量産が超簡単になり、高収率の原子炉設計が現実味をおびる。

赤石制御

リアクターにレッドストーン入力がある間は、発電が止まっている。
リアクターのセッティング中、また後述する熱管理に利用できる。
赤石入力があった時の挙動は、「ウランセル」を同時に全て抜いた時のもの、と考えることができる。
発電はしないものの炉の温度変化は進んでおり、各自己冷却機能により炉を冷やすことができる。
ただし、再濃縮セル等による1[h/t]の発熱は止まらず、再濃縮セルを大量に使っている濃縮炉では、自然冷却を自然発熱が上回り、冷却にならない場合がある。


リアクターデザイン

一から組んでいくプロセスを紹介。
そんなのめんどくせー!結果教えろ!って人のためのリアクターデザイン紹介は別に載せます。

自然冷却型

(MarkIおよびMarkII)

SUC利用型



保全

原子炉の爆発を防いだり、もし爆発してしまっても被害を小さくするための保全について。

安全装置

  • 水流関知型
水の蒸発を感知する。
動物死亡型を開発した今では、感知までの速度が遅く少々ギミックが面倒なこっちは没案かな・・・。
ビルドクラフトのパイプでアイテムを回して、水流が無くなったらアイテムが来なくなることを利用。
やってみたい人は考えてみてね。

  • 動物死亡型
爆発に達する温度の75%以上になると、周囲7*7*7マスに放射線障害(ダメージ)が生じる。
これを利用し、動物が死ぬことで温度の異常上昇を感知する。
具体的には、殴ってライフ1程度に調整した動物を石スイッチに乗せ、囲って逃げられないようにする。
そのスイッチからの信号にnotを噛ませて炉へ入力。
放射線漏れが生じた場合、動物が死にスイッチの入力がなくなり、炉へ赤石入力が入る。
すると発電と発熱が止まり、ひとまず爆発の危険は防げる。
動物の位置がダメージを受ける位置に居ること、また安全装置の途中の赤石が途切れないようにすること、などにしっかり気をつける。
温度が85%に達してしまうと周辺ブロックの融解が始まり、制御機構が崩壊・暴走しかねないため、動物のダメージ調整をしっかりして即効性を上げることを忘れずに。
ちなみに木スイッチだと動物死亡時のドロップアイテムでスイッチが入ってしまうため効果がない。

防壁

ブロックの爆破耐性について
ブロック 耐性
石(参考) 30
30
溶岩 30
エンドストーン 45
黒曜石(Obsidian) 60
硬化CF(固まったConstruction Foam) 60
強化石(Reinforced Stone) 150
強化ガラス(Reinforced Glass) 150
水、溶岩、黒曜石に関しては、バランス調整のためバニラより低い値になっている。

結論から言うと、原子炉の爆発では強化石・強化ガラス2枚を貫通する能力はほぼないと考えて問題ない。
理論上は貫通しうる可能性もあるが、あっても威力軽減によって被害は軽微なものになると予想される。
コストの安さを考えるとCFで家屋を作るのは一つの手。
個人的には強化ガラスのデザインが大好きなので(コスト高いけど)可能な限り強化ガラスを使いたい。








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