Symulator reaktora atomowego

Jeżeli chcecie sprawdzić się w roli operatora reaktora atomowego, istnieje wiele symulatorów, zarówno online, jak i w postaci programów. Najprostsze - jak poniższy, produkcji Dalton Nuclear Institute, oferują jedynie kontrolę położenia prętów sterujących oraz ilość pary w generatorach - oba te parametry należy tak ustawić, by pokryć zmieniające się zapotrzebowanie na energię elektryczną. Produkcja prądu nie może być za mała, ale też nie za duża, gdyż w obu przypadkach słyszymy upomnienie i tracimy punkty. Idealna jest sytuacja, gdy krzywa produkcji pokrywa się z krzywą zapotrzebowania. 

Po chwili ćwiczenia można dojść do wprawy, choć lepiej nie usypiać czujności, bo reaktor lubi wymykać się spod kontroli. Uprzedzając pytania - nie wysadzimy go, a jedynie ulegnie awaryjnemu wyłączeniu, z którego zresztą dość szybko "wstaje". 

Cała gra jest zresztą przyspieszona w stosunku do czasu rzeczywistego, zarówno jeśli chodzi o rozruch reaktora, jak i dobowy cykl zapotrzebowania na energię elektryczną. 

Pomimo swej prostoty, gra jest emocjonująca, choć raczej nie zajmie nam wielu wieczorów. Plusem jest obrazowa multimedialna wizualizacja pracy reaktora, zarówno trójwymiarowa, jak i w przekroju. Gdy skończymy "kolejkę" ukazuje się nasza pozycja w rankingu, na stronie możemy też zrobić mini-quiz z wiedzy o działaniu reaktora. Link do symulatora

 - http://www.dalton.manchester.ac.uk/connect/learn/nrs/

Drugi symulator, nazwany po prostu Nuclear Power Simulator, jest bardziej rozbudowany jeżeli chodzi o stronę techniczną (regulujemy obieg pierwotny i wtórny), a także ma dodatkowy aspekt ekonomiczny - zysk wypracowany przez elektrownię oraz wydatki na niezbędne naprawy siłowni. Odbyło się to jednak kosztem szaty graficznej, która jest znacznie uboższa i mniej intuicyjna. Wygląda trochę jak gry z początku lat 90. (pamiętacie sklep w Scorched Earth?).

Takie połączenie z jednej strony lepiej oddaje całokształt funkcjonowania elektrowni jądrowej, której zadaniem jest przede wszystkim zarobek, z drugiej utrudnia skupienie się na aspekcie naukowym. Na szczęście strona oferuje różnego rodzaju tutoriale - podstawowy, szczegółowy oraz dodatkowe porady i strategie. Symulator wciągnie nas na dłużej, jeśli tylko poświęcimy odpowiednio dużo czasu na naukę. Link - http://www.nuclearpowersimulator.com/

***

Trzeci symulator jest produkcji polskiej - stworzyła go grupa programistów pod auspicjami Wydawnictw Szkolnych i Pedagogicznych. Tutaj mamy do czynienia z reaktorem wodno-wrzącym (BWR), w przeciwieństwie do powyższych, gdzie sterujemy reaktorem wodno-ciśnieniowym (PWR). Oznacza to, że występuje tylko jeden obieg wody chłodzącej, która wrze w reaktorze, napędza generatory prądu i po skropleniu w skraplaczach jest z powrotem wtłaczana do obiegu. Rozgrywka może być prowadzona na dwa sposoby. W łatwiejszym regulujemy położenie prętów kontrolnych, od którego zależy moc reaktora, natomiast obieg wody sterowany jest automatycznie. Możemy też otworzyć lub zamknąć jeden z zaworów na wyjściu pary z reaktora - jeden prowadzi do turbiny i skraplacza, drugi bezpośrednio do skraplacza - ale jeśli zamkniemy jeden, drugi otworzy się automatycznie. Nie możemy "zadusić" reaktora zamykając oba zawory. Cała reszta sterowana jest przez program. W drugim rodzaju rozgrywki wszystkimi parametrami sterujemy ręcznie - możemy zamykać zawory, odłączać generator od sieci, wyłączać pompy itp. Ekran główny wygląda tak samo w obu rozgrywkach, a rodzaj gry wybieramy zaznaczając chceckbox "automatyczna regulacja obiegu wody i pary":

Ten typ rozgrywki to większe wyzwanie, początkowo kilka razy doprowadzimy do awaryjnego wyłączenia reaktora i komunikatu "zabawa skończona":

Kolejna zakładka zawiera wizualizację reakcji zachodzących w reaktorze przy danym ustawieniu prętów kontrolnych - neutrony mają postać cienkich białych kresek strzelających w różnych kierunkach. Przy niskiej mocy jest ich mało, choć nawet przy zerowej pojawiają się pojedynczo, jako efekt spontanicznych rozszczepień jąder uranu:

Gdy jednak podniesiemy pręty, robi się ich coraz więcej, a przy pełnej mocy cały środek rdzenia jest biały. Swoją drogą prędkość przesuwu prętów była chyba wzorowana na RBMK-1000 z Czarnobylskiej Elektrowni Jądrowej...

W kolejnej zakładce można zerknąć na wykresy poszczególnych parametrów pracy reaktora, takich jak moc, położenie prętów sterujących, ciśnienie pary, obroty turbiny i moc elektryczna oddawana przez generator. Wykresy mam 3 i na każdym z nich możemy ustawić wyświetlane innego parametru, aby móc porównać ich wzajemną korelację. Z prawej strony mamy raporty pracy reaktora z tymi samymi danymi, uzupełnionymi o współczynnik mnożenia neutronów i inne zdarzenia, np. otwarcie zaworów, przekroczenie mocy dopuszczalnej. 

W ostatnim menu są awarie, które możemy zesłać na nasz reaktor wraz z opisem skutków uszkodzeń elementów, jest też opcja generowania awarii losowej:

Symulator jest dość prosty w obsłudze i zadowoli zarówno laików, jak i osoby bardziej zagłębione w temat. Na forum Strefazero w swoim czasie istniała rywalizacja na jak największe moce osiągane na tym symulatorze. Rekord wyniósł 2353 MW [LINK]. Pamiętajmy oczywiście o rozróżnieniu między mocą cieplną reaktora, a mocą elektryczną. Obie podawane są w megawatach, ale przy mocy cieplnej do symbolu jednostki dodawane są litery th w indeksie dolnym, zaś przy elektrycznej - e. Moc cieplna reaktora to łączna ilość energii cieplnej generowanej w rdzeniu, zaś moc elektryczna - ilość prądu powstającego w generatorach podłączonych do reaktora. Przyjmuje się, że reaktor o mocy cieplnej 3000 MWth daje 1000 MWe, czyli jego sprawność wynosi 30 %.
Program można pobrać za darmo ze strony Programosy.pl [LINK]

***

Jeżeli jesteście żądni wrażeń i dobrze się znacie na technice reaktorowej, polecam... oryginalny radziecki trenażer TOP-1 do reaktora RBMK-1000. Powstał w 1991 r. dla systemu MS-DOS, zatem do uruchomienia wymaga albo starego komputera, albo emulatora, np. DOSBox. Szczerze mówiąc, polecam pierwsze rozwiązanie, wystarczy 486 czy nawet 386 albo jakiś z pierwszych pentiumów, gdyż emulator DOSa na nowych maszynach nie zawsze dobrze działa. Program miał na celu zapoznanie z zasadą działania i dynamiką energobloku wykorzystującego reaktor RBMK-1000. Przeznaczono go pod pulpit sterujący IUR z trzema konsoletami.

Zanim uruchomimy reaktor, musimy postawiać rozliczne parametry jego pracy:

W tym menu widzimy m.in. temperaturę chłodziwa na wejściu do strefy aktywnej reaktora, szybkość rozgrzewania, współczynnik parowy, współczynnik temperaturowy dla paliwa i grafitu, zatrucie jodem i ksenonem itp. Jak widać, nie jest to zabawka dla amatorów.

Jeżeli już uruchomimy reaktor i nie wyskoczy nam żaden błąd, zobaczymy takie oto ekrany - wierzę na słowo rosyjskiemu internetowi [LINK], u mnie program nie działa:

 Jak widać, stopień komplikacji jest o kilka rzędów wielkości wyższy niż w poprzednich programach, trudno się dziwić, to trenażer dla przyszłych operatorów prawdziwych elektrowni.

Pamiętajmy też, że bloki z reaktorami RBMK-1000, nieco zmodyfikowanymi, nadal są używane w Rosji, zaś w Czarnobylu ostatni reaktor wyłączono dopiero w 2000 r.

Jeśli próbowaliście zabawy z tym symulatorem, dajcie znać w komentarzach!

Póki co znalazłem jeszcze inny symulator RBMK-1000, tym razem firmy Simgenics [LINK]. Poniżej link z rozruchu reaktora -jak widać, ma nieco nowszą szatę graficzną i jest jeszcze bardziej rozbudowany:

Firma oferuje również inne symulatory reaktorów jądrowych, ale są przeznaczone bardziej dla specjalistów szkolących się na przyszłych operatorów.

Nie są to oczywiście jedyne symulatory dostępne w sieci, wybrałem najbardziej popularne i przystępne oraz w charakterze ciekawostki radziecki program z 1991 r. Jeżeli chcielibyście zasugerować inne symulatory, dajcie znać w komentarzach.