MOD解説/IndustrialCraft²/原子炉設計の手引き

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このページはIndustrialCraft²v1.106以降の情報となります。
引用記事元:

http://wiki.industrial-craft.net/index.php?title=Nuclear_Reactor

http://forum.industrial-craft.net/index.php?page=Thread&threadID=7659

http://forum.industrial-craft.net/index.php?page=Thread&threadID=7669

原子炉とは？

原子炉は燃料となるウランセルをゆっくりと消耗して熱エネルギーを生成して発電を行う発電機です。
原子炉内のウランセルは発電に熱が必要としますが、熱は最終的に冷却する必要があります。
冷却が不十分であれば原子炉は徐々に、あるいは著しい速さで加熱し最終的に爆発します。
各ウランセルは最低でも5EU/tの発電力持ち、原子炉の内部で10,000秒（10,000秒=約2時間47分）燃焼を続けます。
トータルとしてウランセル1つ当たり最低でも100万EUほどの発電が可能なコストパフォーマンスに優れた発電機です。
原子炉はチャンバーを隣接して設置することで内部スロットを拡張することが出来ます。
原子炉に用いるケーブルは原子炉の発電力に合わせて変更する必要があります。

原子炉を使うメリットやデメリット

良い点

どんな発電機よりも単体の出力が大きい
火力や地熱より段違いに燃焼効率が良い
太陽光や風力のように場所を取る必要がない
発電機の製作コストが安い

悪い点

ずさんな設計だと大惨事を引き起こす
パーツの交換など定期的な点検が必要
各種パーツのコストがかなり高い※1

※1 太陽光や風力のコストと見比べた場合はこの限りではない

リアクターの構成

ここでは原子力発電で使用するパーツについて説明します。

原子炉(Nuclear Reactor)

中核となる原子炉です。しばしばリアクター、原子力発電機、核分裂炉などと呼ばれます。
単体では縦横6×3のインベントリスロットを持ち、8500 Hullで融解、10,000 Hullで爆発するといった性能となっています。
原子炉で発電を行うにはウランセルを内部スロットに入れ、レッドストーン入力をONにする必要があります。
また、発電を終えたウランセルは一定確率で劣化ウランセルに変化します。

※要検証 変化率は3割から4割程度？

チャンバー(Reactor Chamber)

原子炉に隣接して設置することで炉内のスロットを縦1列増やすことが可能な拡張炉です。チャンバーは最大6個まで増設可能です。
v1.106以前にあった「チャンバー増設による原子炉の外殻の熱容量が上昇」の効果は無くなりました。
併せて「外部環境による冷却」の概念が無くなった為、実質「炉内のスロットを増やすだけの拡張アイテム」になりました。
但しチャンバーの製作コストが下がり、システムが簡易化されたことで手軽に原子力発電所の敷設が可能になりました。

名称	レシピ
原子炉 (Nuclear Reactor)
チャンバー (Reactor Chamber)

内部スロット:

※厳密には初期3列は左側の3列で増設するごとに右側へ1列増える

本体温度の上昇による周囲への影響

原子炉本体は冷却パーツが無くても熱に対してある程度耐える事が出来ます。
が、あくまで一時しのぎでクアッドセル単体で2分、デュアルセル単体でも7分と持ちません。
そして本体の熱が上がると周囲に影響を及ぼし甚大な被害を生み出すことになります。
原子炉を構成する上でも本体の熱量に頼る構成の場合は必ず下記影響を考慮する必要があります。

本体温度[%]	周囲への影響
40	原子炉を中心とした5x5x5マスに可燃性のブロックがあると燃え出す
50	原子炉を中心とした5x5x5マスに水(ソース･流水両方)がある場合蒸発する
70	原子炉を中心とした3x3x3マスに入ると放射線被爆によるダメージを受ける
85	原子炉を中心とした5x5x5マスにあるブロックを溶かし、流体の溶岩に変える
100	核爆弾の如く爆発し原子炉を中心とした直径約27マスに球体状の大穴を穿つ

※デフォルトの設定において核爆弾より原子炉の爆発範囲は大きく設定されている
※原子炉を停止した場合だろうと熱を下げないとこの現象は消えない

ウランセル(Uranium Cell)

原子力による発電を行う為に必要な最重要アイテムです。原則としてウランセル1つにつき 5 EU/tの発電量と 4 H/s の発熱量を持っています。
ウランセル2つ4つ一体化しているデュアルウランセルやクアッドウランセルはそれぞれシングルウランセルの2倍、4倍の発電力となっています。
但しv1.106現在バグによりデュアルセルとクアッドセルの燃焼時間が1/2、1/4となっています。
発熱量に関しては、デュアルセルはシングルセル２つ隣接と、クアッドセルはシングルセル４つを正方形に並べたのとまったく同じです。

名称	レシピ	発電力[EU/Tick]	発熱力[Heat/Sec]	パルス発生回数(P)
シングルセル (Uranium Cell)		5 * P	2 * P * ( P + 1 )	1 + a
デュアルセル (Dual Uranium Cell)		10 * P	4 * P * ( P + 1 )	2 + a
クアッドセル (Quad Uranium Cell)		20 * P	8 * P * ( P + 1 )	3 + a

(aは隣接するセルの数 + 反射器の数)

パルスの早見表
隣接するセルの数	シングルセル		デュアルセル		クアッドセル
隣接するセルの数	出力 [EU/t]	排熱 [H/s]	出力 [EU/t]	排熱 [H/s]	出力 [EU/t]	排熱 [H/s]
0	5	4	20	24	60	96
1	10	12	30	48	80	160
2	15	24	40	80	100	240
3	20	40	50	120	120	336
4	25	60	60	168	140	448

パルスによる出力増幅

発電を開始したウランセルは常にパルス(熱中性子)を発しており隣接するウランセルがそのパルスを受けると更に核分裂し、追加で熱量と発電力を得られる仕様となっています。
なおパルスを受けた側のウランセルもパルスを発しているのでパルスを渡した側も受ける側となって相互にボーナスを受けることになります。
例えばシングルセル同士が隣接している場合、お互いの1パルスをお互いにぶつけ合うので合計で4パルス分の発電力が得られるといった仕組みです。
具体例:

①は隣接するセルが4つなので4つのセルから1パルスずつ受けて4パルス、①のセル自身が発生する1パルスを足して①の合計は5パルスとなる。
よって①の出力するEUを上記の公式に当てはめると、5EU * 5Pulse = 25EU (1.1)となる。
②は隣接するセルが1つなので1パルスを受け、②のセル自身が発生する1パルスを足して②の合計は2パルスとなる。
よって②が出力するEUは、5EU * 2Pulse = 10EU (1.2)となる。
①のセルの周囲にあるセルは全て②と同じ条件の為、総出力で②を4倍すればよい。
よって総出力は(1.1)式の値と(1.2)式の値を4倍した値で足すと、
25EU + 10EU * 4 = 65 [EU/t]となる。

中性子反射器(Neutron Reflector)

ウランセルに隣接している場合、ウランセルから放出されるパルスをそのまま反射しそのウランセル自身に衝突させます。
よって反射器に隣接するウランセルはウランセルが隣接している時と同じように上公式のPの値が増えます。
つまり反射板1枚につき100万EU、反射厚板は400万EUの発電を促せます。
なお反射器は耐久値の回復できない消耗品で、隣接するウランセルの種類と数によって消耗速度が変わります。

名称	レシピ	耐久値
中性子反射板 (Neutron Reflector)		10,000
中性子反射厚板 (Thick Neutron Reflector)		40,000

反射器の耐久時間

セルの種類	消耗速度
シングル	1
デュアル	2
クアッド	4

※反射器に隣接するウランセルの消耗速度を全て合算し、
反射器の耐久値で割ればその反射器が耐えられる時間が割り出せる。

冷却セル(Coolant Cell)

しばしばクーリングセル、クーラントセルなどと呼ばれます。
冷却セルはウランセルあるいは熱交換器(Heat Exchangers)から分配された熱のみ貯蓄する事が出来ます。
前仕様までの自己冷却機能が無く、熱交換器(Heat Exchangers)で熱を吸引しない限り、冷却セルの耐久値が回復する事はありません。

名称	レシピ	蓄熱値[Heat]
10K冷却セル (10K Cooling Cell)		10,000
30K冷却セル (30K Cooling Cell)		30,000
60K冷却セル (60K Cooling Cell)		60,000

コンデンサ(Condensator)

コンデンサはウランセルや熱交換器(Heat Exchangers)から分配される熱のみ吸収可能な特別なツールです。
冷却セルとは違い、各コンデンサはレッドストーンやラピスラズリなどとクラフトし直す事で耐久値を回復する事が可能です。
RSはレッドストーン、LZは恐らくラズワルド、Hはヒートの略。コンデンサは本来電気を蓄えるものなので蓄熱器となります。

名称	レシピ	蓄熱値[Heat]	赤石での回復量	ラピスでの回復量
RSHコンデンサ (RSHCondensator)		20,000	10,000	0
LZHコンデンサ (LZHCondensator)		100,000	5,000	40,000

排熱器(Heat Vent)

v1.106以前での冷却セルの役割をする装置でヒートベントとも呼ばれます。
周囲のウランセル及び熱交換器からの熱を受け取ることが出来ます。同時に排熱器は1秒ごとに自己を冷却し、熱を外に逃がす事が可能です。
いくつかの熱交換器はリアクター本体からの熱を受け取ることが出来ます。

名称	レシピ	自己冷却[H/s]	本体との熱交換速度[H/s]	蓄熱量[Heat]
基本型 (Heat Vents)		6	0	1,000
発展型 (Advanced Heat Vent)		12	0	1,000
コア冷却型 (Reactor Heat Vent)		5	5	1,000
オーバークロック型 (Over Clocked Heat Vent)		20	36	1,000
広域冷却型 (Component Heat Vent)		4*	0	無

※コア冷却型とOC型はリアクターに溜まっている熱の吸い取りが可能で速度は熱交換速度の値で行われる。
※広域冷却型はウランセルに隣接させても熱を吸収せず、熱交換器(Heat Exchangers)や排熱器に隣接させると4 H/s ずつ冷却を行う。
一見メリットが無いように見えるが隣接するパーツ全てに4H/sずつ冷却を行う(隣接数が4つなら総合では16H/s)という特性を持つ。
※各排熱器は蓄熱量がたった1,000 Heatしかないので高度な原子炉を取り扱う際はきちんと動作を停止してから内部構成を変更すること。

熱交換器(Heat Exchangers)

旧バージョンでいうヒートディスパーサーの役割をする装置でヒートエクスチェンジャーとも呼ばれます。
熱交換器(Heat Exchangers)は隣接するウランセルや熱を貯蓄しているパーツ、あるいは本体の熱を吸収し再分配します。
全体の熱の平準化も行い、隣接する蓄熱可能なパーツやリアクター本体に熱が均等に行き渡ります。

名称	レシピ	本体との熱交換速度[H/s]	隣接パーツとの熱交換速度[H/s]	蓄熱量[Heat]
基本型 (Heat Exchanger)		4	12	2500
発展型 (Advanced Heat Exchanger)		8	24	10,000
コア特化型 (Reactor Heat Exchanger)		72	0	5,000
サイド特化型 (Component Heat Exchanger)		0	36	5,000

※交換速度はあくまで最大速度であり、平準化を行う際に速度の調整を行っている模様。
出力値が0の物はその分野の計算を行わない。

平準化の例

使用するパーツ

リアクター　　　･･･耐熱量:10,000 Hull
発展型熱交換器　･･･耐熱量:10,000 Heat
10k冷却セル　　･･･蓄熱量:10,000 Heat

※排熱器と冷却セルは隣接しているものとする。
※時間を進めないのでウランセルの発熱量は変動しないものとする。
まず使用する全てのパーツの蓄熱容量を合算する。
特性的には異なるが全て蓄熱可能な容量なので一括して考えてよい。
総蓄熱容量 = 10K + 10k + 10k = 30k Heat
次に10k冷却セルに5,000 Heat溜まっているものと仮定する。
熱交換器は最初のTick(恐らくReactorTick)はまず平準化の為の計算を行う。
その時の計算式は現在の蓄熱量÷総蓄熱容量=平準化値となる。
よって、平準化値 = 5K / 30k
この式を各パーツの元の容量に乗算する。
リアクター: 10K * (5,000/30,000) =1667 Heat
熱交換器: 10K * (5,000/30,000) =1667 Heat
10k冷却セル: 10K * (5,000/30,000) =1667 Heat
このように熱交換器は各パーツに自身に対して24 H/sの速度、リアクターへは8 H/sの速度で分散を行う。
→1667 * 3 = 5000 Heat パーツの容量が一律10Kだった為だいぶ綺麗な分散となった。
今回の例では熱量が定常という前提だが実際は2RT目からは熱が増減する為毎秒平準値を計算し変動する。
平準化が終盤になると最大速度では綺麗に分散出来ないので熱交換器が自動で速度を調節して平準化を行ってくれる。

あるいは最初もしくは途中から調整されている。測定のしようがないのでこの辺は曖昧。
もしかすると(もしかしなくても)平準化値×最大速度かもしれません。これならキッチリいくはず？

また、熱交換器は他の熱交換器がある場合はそれと連動して平準化を行ってくれる。
よって熱交換器がある場所では特定の位置にあるパーツだけ溶けてしまうということは基本的に無い。
詳しくは割愛するが、平準化値×各容量なので熱の溜まる比率は全て等しくなるからである。
あまり熱量の上昇速度が速いと賄いきれない可能性は否めないが、とりあえず異なる熱交換器を使っても大丈夫なはず。

リアクタープレート(Reactor Plating)

リアクターの最大耐熱値、メルトダウン開始温度の上昇、メルトダウン時における爆発力の軽減といった効果が得られます。
なお、v1.106以前の冷却効果は廃止され、リアクターの内部スロット上のどこに配置しても問題ありません。
慣れてくるとこれらのパーツはMark-1の等級を目指す上では不要で、Mark-3,4や増殖炉などの特殊な構成を組む上で使用します。
現状では三種類のプレートが存在しそれぞれ名称通りに性能の比重が違います。

名称	レシピ	耐熱強化[Heat]	対融解強化[Heat]	爆発範囲[%]
基本型 (Reactor Plating)		1,000	850	-5
耐熱型 (Heat-Capacity Reactor Plating)		1,700	425	-1
対爆型 (Containment Reactor Plating)		500	1,700	-10

※何枚置いても置いた枚数分の効果が得られるが上昇値は全て加算となる。

増殖炉(Breeder)

ウランセルの発電効率を上げることだけで満足しているようではまだまだです。
ウランセルは発電をし終えると一定確率で劣化ウランセルになり、これを濃縮すると再びウランセルに戻せます。
この濃縮作業を行う炉のこと(主に発電量より濃縮を重視しているリアクター)を増殖炉や濃縮炉などと呼ばれます。
濃縮は熱の管理が大変難しく、高出力下の原子炉では濃縮を行うスペースが確保出来ない場合があります。
よって発電用とは別に濃縮専用の原子炉を製作するのが通例となっています。

名称	レシピ	備考
劣化ウランセル (Near-Depleted Uranium Cell)		ウランの濃度を意図的に下げて作ったセル。発電完了後の物と違いはなく、この状態では使えない。
濃縮用劣化ウランセル (Depleted Isotope Cell)		劣化ウランにフッ素含有量の多い石炭を入れたもの。これを炉内に入れウランセルと隣接させる事で濃縮が可能。
濃縮ウランセル (Re-Enriched Uranium Cell)		濃縮が終わったセル(左のクラフトエリアにあるセルがこのアイテム)。石炭とクラフトするとウランセル(右のクラフト後のアイテム)になる。
加熱セル (Heating Cell)		熱量を意図的に上昇させるツール。スタック可能であり、1個につき隣接するパーツにそれぞれ1 H/s加熱することができる。スタック数ｘ1000度以上で加熱は停止する。ただし64個スタックした加熱セルを複数設置しても64000度以上の場合には働かない。

ウラン濃縮は本体温度によって濃縮速度が上がり濃縮速度が変動します。
炉をより高い温度で維持すればするほど高効率なウラン増殖が可能となります。
濃縮用劣化ウランセルの耐久値を9,999から0まで減らせば濃縮が完了します。

本体温度[Hull]	濃縮速度
0-3,000	1
3,001-6,000	2
6,001-9,000	3
9,001-12,000	4

本体熱量の3000の倍数+1ごとに濃縮速度が1上がる仕様。

v1.106現在、濃縮速度上昇の限界点が設定されていないバグがあります。
これによりリアクタープレートを本来の必要以上に増やすことで濃縮速度を大幅に引き上げる事が可能。

実際にリアクターを構築する

実際に組むにはリアクタープランナーを使うと非常に作りやすい。
特筆すべきは配置したパーツのステータスを見れるので無駄を削りやすいことや、
最低限のパーツ知識を知っていれば組めるし小難しい計算も不要なので直感的に作れる。
Web上で動作可能だがオフライン用のStandalone版もある。
ReactorPlannerVersion3
※つながらない場合はこちらを利用すると良い。(ModではなくJavaで開いて利用する)
IC² Forum Ic2ExpReactorPlanner
Ic2ExpReactorPlanner

リアクタープランナーの使い方

ref error ：ご指定のファイルが見つかりません。ファイル名を確認して、再度指定してください。 (Planner.png)

番号	詳細
①	プランナーの名称及びバージョン表記
②	リアクターの等級を自動で変更し表示する
③	リアクタープレートを使用した際に変動する Core Heat:本体に溜まっている熱量を表示する Burn:周囲が燃え出す温度 Evaporate:周囲の水が蒸発しだす温度 Hurt:放射能被爆ダメージが発生する温度 Melt:周囲が高熱で溶け出す温度
④	パーツの配置やデータの読み書きが行える Reset grid:配置されているパーツを全て消す Copy URL:現在の構成をURL化したコピーする Paste URL:コピーしておいた構成のURLを読み込む
⑤	パーツの選択や温度設定、稼働時間の調整を行える Reactor Chanmbers:チャンバーの増設数を変更する Initial Hull Temperature:本体温度を変動してシミュレート出来る Time Limit:稼働時間を変更してシミュレート出来る Stack size:加熱セルのスタック数を1～64個までを変更出来る
⑥	表示情報の切り替える
⑦	現在の構成のURLが表示される
⑧	熱量と冷却の項目 Vent Cooling:排熱器の総冷却量 RSH/LZH Cooling:コンデンサの総冷却量が表示される Heating Cell:加熱セルが生み出す総熱量が表示される Heating generated:全体の発熱量が表示される Excess:余剰な熱量が表示される Mark-Iを設計する場合はExcessの値を0にするとよい
⑨	出力EUの項目 Output EU:Generation timeの発電量が表示される Total EU:Total timeまでの発電量が表示される Active EU:出力が表示される Effective EU:出力の期待値(実効値)が表示されるクール期間の必要なものを設計した場合はこちらを参考にする Efficiency(EU):発電効率の数値が最小最大で表示される
⑩	時間関連の項目 Generation time:発電可能な時間が表示される Cooldown time:必要なクール時間が表示される Maximum cycles:サイクル完遂率が表示される Total time:発電が完了するまでの時間 Unused generation time:炉が停止している時間の割合

安全策(暫定)

原子炉の外装について

原子炉の分類

原子炉は性質によってクラス分けされている。ひと目で原子炉の特徴が分かるので、構成を公開する際にはこれを明示しておくと使う人の助けになるだろう。

等級

等級	説明
Mark I	ReactorTick単位で余分な熱を生成せず、燃料のある限り連続運転可能なクラス。最も安全だが効率は低くなりがち。
Mark II	余分な熱を生成するため定期的に冷却期間を与える必要があるが、過熱して問題が発生するまでに最低一サイクルを完了できるクラス。
Mark III	多量の熱を生成するが、部品を損傷したり爆発したりせずに1/10サイクルを完了できるクラス。安全性より効率を重視したタイプだと言える。
Mark IV	過熱によって部品を損傷するが、それでも適切な修繕をすれば爆発せずに1/10サイクルを完了できるクラス。
Mark V	上記のいずれをも満たさないクラス。燃料を最高効率で利用できるかもしれないが、管理に絶対の自信がなければ使えないだろう。

接尾辞

等級の後に付加する追加情報。

接尾辞	説明
-SUC	Single Use Coolantsの略で、コンデンサを消費することを示す。
Breeder	劣化ウランを濃縮することを示す。

効率

効率も接尾辞の後に続けて書く。効率はReactorTick毎のパルス数を内蔵するウランセルの数で割った値に等しい。

効率の値	記号
1に等しい	EE
1より大きく、2未満	ED
2以上、3未満	EC
3以上、4未満	EB
4以上、5未満	EA
5以上、6未満	EA+
6以上、7未満	EA++
7	EA*