本篇教程由作者设定使用CC BY-NC-SA协议。


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在食用本教程之前看一遍核电工艺作者的熔盐堆介绍视频后风味更佳:熔盐堆热交换器核电模拟器双回路蒸汽涡轮机(熔盐堆)


这篇教程并非入门教程,基础的多方块结构的搭建请看核电工艺作者的视频


mod版本:2.18


注:如果游戏中有未汉化的内容可以安装自动汉化更新这个模组




这里只讨论最简单的熔盐堆发电系统,教程以下图的内容进行展开

箭头表示流体、物品的输入输出,箭头方向为输出方向


[1.12.2]熔盐反应堆教程-第1张图片

搭建一个最简单的熔盐堆需要完成4个部分:

  1. 熔融燃料生产线:生产燃料,将固体原料(钍锭、钍粉)加工成熔融核燃料,并回收反应堆的产物;

  2. 熔盐反应堆:从燃料生产线中获取核燃料,冷却剂在反应堆内被加热,并输送给热交换器

  3. 热交换器:输入水,并与热冷却剂交换热量,产生高压蒸汽输送给蒸汽涡轮机

  4. 蒸汽涡轮机:输入高压蒸汽,产出RF能量(即发电),并输出废蒸汽(废蒸汽在新版本中能变成低压蒸汽)

由于冷却剂可以循环利用,而水可以由模组自带的无限水方块来提供,因此维持反应堆运作只需要输入核燃料即可。

接下来会说明每个阶段中的一些细节。




1、燃料生产线


[1.12.2]熔盐反应堆教程-第2张图片


 点击图片查看大图,或者右键保存图片


    从上图可以知道需要的机器、输入物以及整个流程的输出物,事实上你需要图中所有的机器,根据箭头、方框就能将所有机器摆好;

    熔融氟锂铍和氟是可以在枯竭产物中回收的,因此熔融氟锂铍和氟只需要制作到一定数量即可,为了维持熔盐堆运作仅需要不停输入放射性核原料。


    鉴于图中的信息量可能有点大,这里做一些总结:

    以TBU燃料为例,生产288mB燃料需要1个钍232、1个铍粉、2个锂粉、5个粉碎方氟钾石(或5个粉碎氟盐,若要同时制造共晶钠钾合金,则需要4个粉碎方氟钾石、1个粉碎氟盐);同时产出2.5B氢气、2.5B氧气(若生产共晶钠钾合金)以及一些裂变产物;

    一个裂变容器需要2592mB燃料才能填满,因此:最少燃料数量(mB)=2592mB*裂变容器数量;

    若将1个用于固体裂变堆的核燃料用来制作熔盐堆的燃料,则刚好可以放满1个裂变容器(2592mB);

    但是考虑到管道缓存以及机器的生产速度,必须在最少燃料数量基础上再制作多一些燃料以保证裂变容器一直为满的状态。

    注:本人在2.18版本中测试发现裂变容器、冷却剂加热器、热交换管道、冷凝管道的输入流体会在同一条管道中(与流体分配面相连的容器或管道)平均分配,并不需要把整个管道填满,理论上只要制作20*管道数量mb的燃料或冷却剂(一个管道每次消耗20mb流体),但个人建议还是多做一些,防止管道缓存或其他因素导致流体分配不足,造成效率下降;实际上管道内的流体数量会影响工作时的效率,并且影响管道的最大长度,当管道超出最大长度后效率下降,具体解决方法看第6节

    如果产物无法输出,会堆积在管道末端,如果堆满了,则这个管道方块会停止工作。

    

    如果你已经制作了足够多的燃料,那么维持熔盐反应堆运作的生产线可以简化为下图:

[1.12.2]熔盐反应堆教程-第3张图片





2、熔盐反应堆


熔盐反应堆中的摆放规则与固体裂变反应堆一样,但是由于反应堆使用流体燃料,而熔盐裂变容器与冷却剂加热器为管道系统,所以内部元件要尽量摆放成柱体。

可以使用核电模拟器来设计反应堆:

[1.12.2]熔盐反应堆教程-第4张图片


这里需要记下几个数值:底部的Base power,还有左侧Stats中的Fuel cellsCoolingHeat mult(滚动条拉到最下面),因此:

    熔盐反应堆产热=基础能量(Base power)*裂变容器数量(Fuel cells)*热量倍率(Heat mult)
    熔盐反应堆冷却速率=冷却速率(Cooling)*4

  • 熔融核燃料的基础热量等于对应的固体低密度燃料的基础能量;

  • 冷却剂的冷却速率为固体裂变反应堆冷却元件的4倍。


由于熔盐堆靠纯热量发电,所以在燃料效率大于1的情况下,熔盐堆比固体裂变堆更具优势:

[1.12.2]熔盐反应堆教程-第5张图片

由此可见,在冷却能力足够的情况下裂变容器应该尽量互相紧贴。





3、热交换器


在设计热交换器前要先计算出冷却剂管道与水管道的接触面的数量,具体计算方法可以看教程最下面第5节的发电量计算;

或者使用这条简单的公式:

接触面数=冷却剂加热器数量*冷却剂需冷却量*冷却剂的热交换管道导热倍率*熔盐堆冷却效率/18000

  • 冷却剂加热器数量:在熔盐堆中的冷却剂加热器数量,不同的冷却剂要分开计算

  • 冷却剂需冷却量:在jei中找到对应热冷却剂,然后右键查看合成表,点击热交换管道标签,鼠标移到箭头处,显示需冷却量

  • 冷却剂的热交换管道导热倍率:在jei中找到对应热交换管道,鼠标移到物品,显示导热倍率

  • 熔盐堆冷却效率:数值=熔盐反应堆产热/熔盐反应堆冷却速率*产能效率(Efficiency),具体请看教程上面第2节,产能效率对应核电模拟器右下角stats栏的Efficiency;注意熔盐反应堆产热/熔盐反应堆冷却速率的值不能大于1


算出接触面数后,选定一个长度,接触面数除以长度,算出一层需要多少个接触面,最后设计热交换管道摆放位置。


需要注意的事:

1)如果冷却剂热交换管道的效率不一致,且热交换器内所有冷却剂热交换管道没填满热冷却剂,整个热交换器的效率会下降。

解决办法:

    ①冷却剂热交换管道填满热冷却剂(不推荐,每个管道需要32B流体,而共晶钠钾合金制造耗时长且费电);

    ②冷却剂热交换管道保持相同效率

下图是一个效率4的摆法(截面图):

[1.12.2]熔盐反应堆教程-第6张图片

    ③可以修改配置文件将管道容量减小,同时填满每个管道,可以比原来节省很多共晶钠钾合金。具体修改方法看第6节

2)热交换器运行时会有大量蒸汽产生,需要用近乎无限的抽取速率的管道或者其他东西抽取流体,因为热交换出入口不会自动输入输出流体。推荐使用集成管道(非常便宜、没频道数限制、几乎无限传输速率)。




4、蒸汽涡轮机


首先要计算出高压蒸汽的产生速度,具体计算方法可以看教程最下面第5节的发电量计算

当然也可以用这条公式计算:

蒸汽产生速率(mB/t)=冷却剂加热器数量*冷却剂需冷却量*冷却剂的热交换管道导热倍率*水的热交换管道导热倍率*熔盐堆冷却效率/1440

  • 冷却剂加热器数量:在熔盐堆中的冷却剂加热器数量,不同的冷却剂要分开计算

  • 冷却剂需冷却量:在jei中找到对应热冷却剂,然后右键查看合成表,点击热交换管道标签,鼠标移到箭头处,显示需冷却量

  • 冷却剂的热交换管道导热倍率:在jei中找到对应热交换管道,鼠标移到物品,显示导热倍率

  • 热交换管道导热倍率:在jei中找到对应热交换管道,鼠标移到物品,显示导热倍率

  • 熔盐堆冷却效率:数值=熔盐反应堆产热/熔盐反应堆冷却速率*产能效率(Efficiency),具体请看教程上面第2节,产能效率对应核电模拟器右下角stats栏的Efficiency;注意熔盐反应堆产热/熔盐反应堆冷却速率的值不能大于1


涡轮叶片处理蒸汽的速率是100mB/t,将蒸汽产生速率除以100计算出需要多少叶片;

在新版本中(2.16+)可以将转子轴摆成2*2甚至更大,但截面必须是正方形

[1.12.2]熔盐反应堆教程-第7张图片



例如,通过计算需要100个涡轮叶片,选定转子轴直径为3(即截面3*3),叶片长度为3,因此一层叶片有3*3*4=36片 ,100/36算出叶片至少3层;

通过蒸汽涡轮机计算器(具体使用方法请点链接)计算出叶片摆放顺序,选定一个轴长度,可以先选定为叶片层数的两倍:

[1.12.2]熔盐反应堆教程-第8张图片

可以发现除了转子(stator),其他叶片数为4,多了一层,将轴长度减1,直到叶片数量为3

[1.12.2]熔盐反应堆教程-第9张图片

最终确定转子轴的长度为5,得到一个转子轴直径为3、轴长度为5、叶片长度为3、内部空间9*9*5的完整的涡轮机设计,当然也可以重复以上步骤并调整参数得到更完美的设计


需要注意的事:

1)蒸汽输入速率要恒定,不要断断续续,否则会严重降低效率,可以使用能设置流体传输速率的东西,例如集成管道的流体输出口;或者让蒸汽的产生速率大于蒸汽涡轮机处理蒸汽的速率。

2)目前的涡轮机转子渲染出来会很卡,离涡轮机64格远后将不会渲染。




5、发电量计算


熔盐堆可以说是这mod最复杂的机器了,在计算发电量的时候需要进行很多次转换,不过幸运的是有个国外的大佬编写了这个计算器。


注意:原版表格的二级蒸汽回路部分会计算错误,现已修正,请下载修正版表格


下载链接:

    https://pan.baidu.com/s/1_Uy7Agu9tV9TcnhkhjIedg 提取码: yg5k (修正版,部分翻译)

    https://docs.google.com/spreadsheets/d/1ZV5va57mvOl86M66vGs72CE9XW2p4jG4cwHD9qEdLqM (原链接)


[1.12.2]熔盐反应堆教程-第10张图片

[1.12.2]熔盐反应堆教程-第11张图片


使用方法:

  1. 先设计好熔盐反应堆,将数值填入表格左侧红色输入区,冷却剂基础冷却速率不用修改

  2. 填入熔盐反应堆冷却效率,数值=熔盐反应堆产热/熔盐反应堆冷却速率*产能效率(Efficiency),具体看教程第2、3节

  3. 填入所有数据后,自动计算结果显示在右边蓝色区域,对于只用高压蒸汽发电的熔盐堆只需要看冷却剂与水的接触需求、高压蒸汽产生速率、高压蒸汽产能


 二级蒸汽回路指的是将高压蒸汽输入另一个热交换器,与水交换热量产生普通蒸汽,再用来发电。




6、解决管道效率问题

当前版本的管道会存在一个最大长度,管道超出最大长度后效率下降,原因是管道每隔0.5秒尝试将流体传递给下一个管道使得两个管道流体数量相同,正是如此每次传给下一个管道的流体会越来越少,直到后面的管道流体传递速度低于流体消耗(转换)速度,管道便停止工作,直到积累到足够的流体才继续工作,因此机器整体效率下降。

通过程序的模拟后,发现管道的最大长度跟管道初始流体和流体消耗速度有关,初始流体越多最大长度越长,流体消耗速率越快最大长度越短。

可以通过改配置规避这个问题:

1.模组设定->nuclearcraft->热交换配置,翻到最下面

[1.12.2]熔盐反应堆教程-第12张图片

2.把Exchanger Tube Spread Ratio ,Condenser Tube Spread Ratio设置为1,这样每次管道会尝试将所有流体传给下一个管道


3.热交换管道流体容量(就是被翻译成管道导热率的那个)需要设置两个数值,第一个是输入流体容量(例如水就是输入流体),第二个是输出流体容量(例如高压蒸汽就是输初流体),第一个数值设置小一点,可以减少冷却剂的制作数量,考虑到流体消耗速度,热交换器边长最长24格,取作20格,管道每0.5秒消耗20(管道长度)*25(0.5秒的水消耗量)*导热倍率*与其他热交换管道接触面数,假设使用铜热交换管道,接触4个其他的热交换管道,算出=2000,所以输入流体容量至少设为2000,如果使用冷凝水交换热量,这个数值要再乘以2;输出流体容量设置为输入流体容量的5倍,至少为10000;

冷凝管道流体容量(Condenser Tube Tank Capacities)同样有两个数值,第一个是输入流体容量,第二个是输出流体容量,同样的取最大长度为20,假设使用铜冷凝管道,管道接触4个冷却液方块,那么数值=20*2730(0.5秒消耗的低质蒸汽数)*导热倍率*与冷却液方块接触面数=218400,所以输入流体容量至少为218400,输出流体容量可以设置成跟输入流体容量一样。


总结一下,就是将热交换管道流体容量设置成2000,10000,冷凝管道流体容量设置成218400,218400;

如果总体熔盐堆使用的冷凝水循环,或者完整朗肯循环方案,由于废蒸汽的消耗量巨大,需要将热交换管道流体容量设置成80000,80000,可以将数值进一步改小,同时将热交换器做小。





其他熔盐堆方案:

熔盐堆 --》 热交换器 --高压蒸汽--》 热交换器 --低压蒸汽--》 涡轮机

熔盐堆 --》 热交换器 --高压蒸汽--》 涡轮机 --废蒸汽--》 热交换器 --低压蒸汽--》 涡轮机

......还有很多其他的方案

效率最高的应该是核电工艺作者展示的完整朗肯循环方案,本教程展示的设计方案最简单,耗材最少,但也是效率最低的

虽然效率低,但仍然比固体裂变堆高10倍多的产能



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教程内所有链接:

核电工艺作者视频:熔盐堆热交换器核电模拟器双回路蒸汽涡轮机(熔盐堆完整朗肯循环)

工具:核电模拟器蒸汽涡轮机计算器教程链接

热交换器计算器:

    https://pan.baidu.com/s/1_Uy7Agu9tV9TcnhkhjIedg 提取码: yg5k (修正版,部分翻译)

    https://docs.google.com/spreadsheets/d/1ZV5va57mvOl86M66vGs72CE9XW2p4jG4cwHD9qEdLqM (原链接)



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