Tutorial:Nuclear power

Energia jądrowa była jednym z najważniejszych elementów wprowadzonych do gry w wersji 0.15. Jej użycie wymaga posiadania odpowiednich technologii, bardziej zaawansowanych w porównaniu do energii słonecznej czy silników parowych, ale stanowi najbardziej wydajne źródło energii. Energia jądrowa jest doskonałym rozwiązaniem szczególnie w późniejszych etapach gry, zwłaszcza w połączeniu z innymi źródłami.

Ten poradnik jest przeznaczony dla osób, które dopiero zaczynają swoją przygodę z energetyką jądrową i nie chcą zagłębiać się zbytnio w szczegóły. Porady tu opisane pozwolą na opanowanie podstaw potrzebnych do uruchomienia produkcji energii z atomu, ale nie opisują bardziej złożonych problemów i ich rozwiązań.

Pierwsze kroki

Wymagane technologie: Energetyka jądrowa

Wydobycie uranu można rozpocząć wcześniej, ale bez opracowania odpowiednich technologii nie będzie z niego żadnego pożytku.

Ruda uranowa

Ruda uranowa jest podstawą technologii jądrowych. Świeci ona na zielono, więc dość łatwo ją dostrzec. Ponieważ zwykle złoża rudy są niewielkie, może być konieczne zorganizowanie większych poszukiwań w celu odnalezienia dostatecznej ilości zasobów.

Rudę uranu można wydobywać wyłącznie przy użyciu koparek elektrycznych, do których, dodatkowo, należy doprowadzić strumień kwasu siarkowego. Wiertnice posiadają dwa naprzeciwległe przyłącza dla kwasu, wobec czego możliwe jest połączenie ich szeregowo i zasilanie kwasem tylko z jednej strony.

Rudy mieszane: Jeśli koparka obejmuje swoim zasięgiem choć jedno pole z rudą uranową, do poprawnej pracy będzie wymagała zasilania kwasem siarkowym. W przeciwnym razie urządzenie przestanie pracować jeśli natknie się na rudę uranu. Urobkiem, jak zwykle w tego typu przypadkach, będzie mieszanina rud obecnych w złożu.

Przetwórstwo rudy

Surową rudę uranową należy rozfrakcjonować na podstawowe produkty: uran 235 i uran 238. Proces ten prowadzi się w wirówkach

Jeden cykl pracy wirówki pracującej bez modułów wspomagających trwa 12 sekund, w czasie których urządzenie przetwarza 10 jednostek rudy. W czasie cyklu wirówka wytwarza jeden z głównych izotopów: ²³⁵U (jasnozielony) lub ²³⁸U (ciemnozielony). Teoretyczna wydajność przy przetworzeniu 10 000 jedn. rudy wynosi średnio:

Ilość	Produkt
7	235U
993	238U

Z powyższego wynika, że do wytworzenia jednej jednostki uranu 235 potrzeba 1428 jedn. rudy, na co pojedyncza wirówka potrzebuje 1716 sekund. Szybkość produkcji może stanowić poważne wąskie gardło, szczególnie w początkowych etapach gry.

Losowość produkcji: Należy mieć na uwadze, że przetwórstwo uranu kierowane jest prawdopodobieństwem. Opisywane powyżej wartości należy uznawać za uśrednione, co oznacza, że w praktyce będą one osiągane tylko w skali długoterminowej. W krótszych przedziałach czasowych możliwe są sytuacje, w których izotop ²³⁵U w ogóle nie jest produkowany lub powstają jego nadwyżki. Aby zapobiec ewentualnym przerwom w dostawach, które mogą skutkować przerwaniem zasilania fabryki, należy zapewnić odpowiednio dużą skalę przetwórstwa uranu oraz utrzymywać pewną ilość zapasów.

Paliwo

Reaktor jądrowy do pracy potrzebuje ogniw paliwa uranowego. Jeśli do wytwarzania ogniw użyje się automatów montażowych poziomu 2-giego, wytworzenie jednego ogniwa zajmie 13.3 sekundy. Szybkość ta jest wystarczająca i nie powinna stanowić wąskiego gardła.

Nie jest zalecane przetwarzanie całego dostępnego uranu 235 od razu na paliwo jądrowe. Ten cenny izotop można otrzymywać stosując wzbogacanie w procesie Kovareksa, ale do jego zapoczątkowania potrzebna jest dość duża ilość ²³⁵U.

Ogniwa paliwowe produkowane są w stosach po 10 jednostek. Do wytworzenia jednego stosu potrzeba 1 ²³⁵U, 19 ²³⁸U i 10 płytek żelaznych.

Wskazówka: Zapotrzebowanie na żelazo nie jest na tyle duże, by trzeba było prowadzić taśmociąg. Dostawy żelaza do produkcji ogniw można zorganizować przy użyciu skrzyń, a w późniejszym etapie także robotów systemu logistycznego.

W każdym ogniwie paliwowym zgromadzone jest nominalnie 8 GJ energii, ale dzięki sprzęganiu ze sobą reaktorów, możliwe jest uzyskanie większych wydajności (patrz niżej).

Reaktor jądrowy

Aby uzyskać energię zgromadzoną w ogniwach trzeba je załadować do reaktora jądrowego. Reaktor ma moc cieplną równą 40 MW, w związku z czym jedno ogniwo wystarcza na 200 sekund pracy.

Po wypaleniu paliwa, zużyte ogniwo paliwowe jest wyładowywane z reaktora. Ze zużytego paliwa można odzyskać nieco uranu 238, ale wymaga to opracowania odpowiedniej technologii. Zanim zostanie opracowania, zużyte ogniwa trzeba gdzieś składować (np. w skrzyni).

Wskazówka: Jeden reaktor zużywa jedno ogniwo paliwowe w ciągu 200 sekund. Ponieważ jedna jednostka uranu 235 wystarcza na wyprodukowanie 10 ogniw, może ona zasilać reaktor przez 2000 sekund. Na wyprodukowanie jednej jednostki uranu 235 wirówka potrzebuje średnio 1714 sekund. Oznacza to, że na każdy pracujący reaktor powinna przypadać jedna pracująca wirówka.

Reaktor, prócz mechanizmu załadunku i wyładunku paliwa, potrzebuje również przyłącza do odbioru wytworzonego ciepła. Ciepło może zostać odebrane przez ciepłowód lub wymiennik ciepła podłączony bezpośrednio.

Wymiennik ciepła

Wymiennik ciepła pobiera ciepło wytworzone w reaktorze i używa go do przetworzenia wody w parę. Działa podobnie jak zwykły kocioł parowy, ale do pracy nie potrzebuje paliwa, a jedynie podłączenie do źródła ciepła. Króciec do podłączenia źródła ciepła oznaczony jest symbolem płomienia.

W prostych układach, wymiennik można podłączyć bezpośrednio do wyjścia cieplnego reaktora (również oznaczonego symbolem płomienia).

Wymiennik ciepła wymaga zasilania wodą, podobnie jak kotły parowe. Przy pełnym obciążeniu wymiennik jest w stanie wytworzyć w ciągu sekundy 103.09 jednostek pary o temperaturze 500°C.

Wymienniki ciepła muszą zostać nagrzane do temperatury min. 500°C, aby podjąć pracę. Ponieważ wymienniki mogą tracić ciepło jedynie przy nagrzewaniu wody, raz nagrzany wymiennik będzie utrzymywał minimalną temperaturę 500°C.

Maksymalne obciążenie cieplne wymiennika wynosi 10 MW, przez co potrzeba 4 sztuk na jeden pracujący reaktor. W przypadku reaktorów sprzęgniętych liczba ta może być znacznie wyższa.

Para może być transportowana od wymiennika do turbiny przy użyciu zwykłych rurociągów.

Ciepłowody

Bardziej złożone układy energetyczne będą wymagały infrastruktury ciepłowodowej. Ciepłowody działają podobnie jak zwykłe rurociągi. Ich przepustowość jest ograniczona, przez co zaleca się stosowanie możliwie krótkich odcinków.

Ciepłowody przyłącza się do króćców oznaczonych symbolem płomienia. Układanie ciepłowodów odbywa się tak samo, jak w przypadku zwykłych rur, przy czym nie jest możliwe prowadzenie ciepłowodów pod ziemią, toteż infrastruktura kolidująca z przebiegiem ciepłowodów (np. rurociągi z wodą) musi zostać przeniesiona pod ziemię. Ciepłowody nie blokują przemieszczania się postaci gracza i można po nich normalnie chodzić.

Przepustowość ciepłowodów jest dużo bardziej ograniczona aniżeli zwykłych rur głównie dlatego, że nie istnieje żaden czynnik wymuszający przepływ ("pompa ciepła"). Poniżej przedstawiono orientacyjne odległości, na jakie można transportować ciepło:

Moc	Odległość
40 MW	~140
80 MW	~80
120 MW	~55
160 MW	~45

Na dystansach przekraczających powyższe, efektywność przenoszenia ciepła spada poniżej 100%, ponieważ nie może ono przenosić się dostatecznie szybko od źródła (reaktora), aby ciepłowód utrzymywał temperaturę 500°C. Wyjątkiem jest sytuacja, gdy ciepło nie jest odbierane, przez co może kumulować się w ciepłowodach nawet na większych dystansach.

Magazynowanie energii: Ciepłowody mogą również służyć do przechowywania energii cieplnej. Pojedynczy segment ciepłowodu może zmagazynować energię równoważną 5100 jednostkom pary co sprawia, że są bardziej kompaktowe (ale nie tańsze) niż zbiornik wypełniony parą. Głównym mankamentem tego sposobu jest stosunkowo nieduża szybkość przenoszenia ciepła. Ponieważ reaktor zaopatrzony w paliwo pracuje zawsze z maksymalną wydajnością (tj. wypala paliwo w sposób jednostajny), ale nie może osiągać temperatur powyżej 1000°C, nadwyżka wytworzonego ciepła jest tracona bezpowrotnie.

Turbiny parowe

Większy brat silnika parowego. Wymaga podłączenia rurociągu parowego z wymienników, by produkować energię elektryczną.

Idalne spasowanie: Turbina parowa jest dostosowana do współpracy z wymiennikiem ciepła tak samo, jak silnik do kotła parowego. Używanie ich w innych konfiguracjach jest nieefektywne i niezalecane.

Pojedyncza turbina parowa zużywa do 60 jednostek pary na sekundę, wobec czego na jeden wymiennik ciepła może przypadać dwie turbiny. Przy większych układach tę proporcję należy odpowiednio skorygować, ponieważ wymienniki mogą wyprodukować maksymalnie 103.09 jedn. pary/s. Na każde 20 turbin potrzeba jedną pompę wody.

Zestaw startowy

Podstawowy układ pozwalający na uruchomienie energetyki jądrowej można zestawić z następujących elementów:

• Kilku koparek rudy uranowej zasilanych kwasem siarkowym.
• 1 wirówka przetwarzająca rudę.
• 1 automat montażowy produkujący ogniwa paliwowe.
• 1 reaktor jądrowy.
• 4 wymienniki ciepła zasilane wodą.
• 8 turbin parowych.

Prócz powyższych należy zapewnić zasilanie elektryczne urządzeń, podajniki, taśmociągi i inne niezbędne narzędzia potrzebne do prawidłowego działania układu. Moc powyższego zestawu wynosi 40 MW.

Dalsze kroki

Przed podjęciem decyzji o dalszej rozbudowie energetyki jądrowej należy mieć na uwadze kilka istotnych szczegółów.

Sprzęganie reaktorów

Jest to jedna z najważniejszych zasad rządzących rozbudową potencjału energetycznego, ale jest jednocześnie dość prosta:

Każdy reaktor podwaja swą moc cieplną jeśli pracuje obok innego, aktywnego reaktora.

Efekt sprzężenia reaktorów występuje jeśli są one ustawione idealnie obok siebie (tj. przylegają wszystkimi trzema złączami cieplnymi). Wielkość uzyskanej premii można sprawdzić w oknie podglądu budynku.

Reaktory sprzężone produkują więcej energii cieplnej, ale nie zużywają więcej paliwa! Aby skonsumować dodatkowe ciepło trzeba wybudować odpowiednio więcej wymienników ciepła i turbin.

Konfiguracja	Liczba reaktorów	Liczba wymienników	Liczba turbin	Moc	Moc na jeden reaktor
Pojedynczy	1	4	7	40 MW	40 MW
2x1	2	16	28	160 MW	80 MW
2x2	4	48	83	480 MW	120 MW
2x3	6	80	138	800 MW	133 MW
2x4	8	112	193	1120 MW	140 MW
2x5	10	144	248	1440 MW	144 MW

Obliczanie liczby potrzebnych wymienników: Policz liczbę krawędzi, którymi stykają się reaktory, pomnóż przez 2, dodaj liczbę sprzężonych reaktorów, całość pomnóż przez 4. Ponieważ maksymalne obciążenie cieplne wymiennika to 10 MW, moc układu stanowi dziesięciokrotność liczby wymienników. Aby obliczyć liczbę potrzebnych turbin, liczbę wymienników należy przemnożyć przez 1.718 i wynik zaokrąglić w górę.

Praca ciągła!

W odróżnieniu od pozostałych źródeł energii, reaktory jądrowe NIE mogą pracować ze zmiennym obciążeniem. Każdy reaktor wypala paliwo w jednostajnym tempie jednego ogniwa na 200 sekund niezależnie od zapotrzebowania na energię.

W trakcie wypalania paliwa reaktor nagrzewa się do temperatury maksymalnie 1000°C. Od tego momentu każda ilość wypalonego paliwa jest tracona. Jest to jedyne źródło strat energii ponieważ wszystkie inne systemy transportu energii mają doskonałą sprawność.

Turbiny posiadają zmienne obciążenie (i zużycie pary) dopasowując się do zapotrzebowania. Podobnie, wymienniki ciepła nie będą pobierać energii cieplnej jeśli nie ma zapotrzebowania na parę.

Turbiny i silniki: Aby zrównoważyć produkcję energii w fabryce i uniknąć strat, należy odpowiednio dostosować produkcję z różnych źródeł. Jeśli pracujące reaktory jądrowe są w stanie całkowicie pokryć zapotrzebowanie, energia uzyskiwana z nich będzie tracona jeśli pracują również kotły spalinowe.

Należy rozważyć budowę akumulatorów, przełączników i sieci sterowniczej, pozwalającej wyłączyć niepotrzebne źródła energii i zminimalizować straty.

Najprostszym rozwiązaniem jest okresowe wyłączanie reaktorów i magazynowanie pary w zbiornikach stokażowych. Ponieważ jeden wymiennik produkuje 103 jedn. pary/s, zbiornik o pojemności 25 000 odpowiada 242.5 sekundom pracy wymiennika.

Układ sterujący pracą reaktorów można rozwiązać w ten sposób, że ładowanie paliwa do reaktora (a tym samym jego uruchomienie) odbywa się tylko wówczas, gdy spadnie poziom pary w zbiorniku buforowym. Ważne jest, aby ładowanie paliwa odbywało się jednocześnie do wszystkich reaktorów współpracujących, aby uzyskać efekt sprzężenia. Długość cykli pracy i bezczynności można regulować budując odpowiednią liczbę zbiorników na parę.

Wzbogacanie uranu

Wymagana technologia: Proces wzbogacania metodą Kovareksa

Proces Kovareksa pozwala na przetworzenie pewnej ilości ²³⁸U w ²³⁵U, jednakże jest to proces dość powolny i wymaga dużych ilości uranu 235 do zainicjowania

Proces ten jest szczególnie istotny w późniejszym etapie gry, gdy posiadane złoża rudy uranowej przestają być wystarczające, a składowiska będę pełne zalegającego uranu 238.

Cykl wzbogacania przy użyciu wirówki bez modułów wspomagających trwa 60 sekund. Do zainicjowania potrzeba 40 (!) jednostek ²³⁵U i 5 jednostek ²³⁸U. W efekcie otrzymuje się 41 jedn. ²³⁵U i 2 jednostki ²³⁸U. W ostatecznym rozrachunku mamy, że z 3 jednostek uranu 238 otrzymuje się 1 jednostkę uranu 235. Pozostałe ilości obu składników służą jako katalizator do zapoczątkowania procesu.

Dotyk Midasa: Należy mieć na uwadze, że uran 238 nie jest całkowicie bezużyteczny. Potrzebny jest do produkcji ogniw paliwowych oraz amunicji uranowej. Z tego powodu nie zaleca się wzbogacania całego zapasu ²³⁸U. Do regulacji procesu wzbogacania można użyć sieci sterującej.

Recykling zużytego paliwa

Wymagana technologia: Przetwarzanie zużytego paliwa

Recykling pozwala na odzyskanie uranu 238 z wypalonego paliwa jądrowego.

Zużyte ogniwa paliwowe trzeba gdzieś składować. Alternatywą może być ich przeróbka w celu odzyskania pewnej ilości uranu 238, który można wykorzystać powtórnie do produkcji ogniw, amunicji lub w procesie wzbogacania. Z 19 jednostek ²³⁸U użytego do produkcji 10 ogniw można odzyskać 6. Pozwala to na dość znaczne obniżenie całkowitego zapotrzebowania na rudę uranową.

Broń i amunicja

Wymagane technologie: Amunicja uranowa / Bomba atomowa

Lepsze pociski / większe bomby.

Amunicja uranowa to specjalny rodzaj amunicji konwencjonalnej, pozwalający na uzyskanie większej siły ognia, szczególnie w przypadku pocisków czołgowych. Dzięki niej można efektywnie równać z ziemią gniazda kąsaczy i kosić przeciwników równo z trawą. Do jej produkcji potrzeba uranu 238, którego zwykle jest pod dostatkiem.

Z drugiej strony mamy prawdziwą broń jądrową, która przyjmuje postać rakiet (wystrzeliwanych z wyrzutni) zadających olbrzymie obrażenia. Posługiwanie się tą bronią wymaga ostrożności, gdyż gracz znajdujący się w polu rażenia rakiety może sam zostać zabity. Eksplozja ma charakter rozchodzącej się fali uderzeniowej, dlatego zalecane jest wycofanie się w przeciwnym kierunku zaraz po oddaniu strzału. Do produkcji rakiet potrzeba dużo uranu 235 oraz niebieskich układów procesorowych, więc broń ta nie należy do tanich.

Wersja

Poradnik jest kompatybilny z wersją 0.17, 0.16 and 0.15.13+.

Poradnik pierwotnie napisany i opublikowany przez alficles gist.

Licencja: CC BY-SA 4.0

W drodze wyjątku od powyższego zezwolono na publikację na potrzeby oficjalnej Wiki Factorio utworu w całości lub w częściach, a także utworów zależnych.

Wersja polska została opracowana na podstawie tekstu oryginalnego.

Powiązane poradniki

• Szybki poradnik energetyka
• Produkcja energii z ropy