- University of Manchester の Dalton Nuclear Institute が提供する仮想原子炉シミュレーターで、Pressurised Water Reactor（PWR）の電力供給プロセスを体験できる
- プレイヤーは2〜4文字のニックネームを入力し、ツアーを見るかすぐに開始でき、進行中に Brain Challenge と Day 2 の選択肢が用意されている
- 目的は、1日の国家電力需要に合わせて原子炉を運転することで、結果画面では需要と出力が一致したかどうかがスコアとして示される
- 教育用の比較では、原子力発電所が1日に約 118kgの核燃料を使う一方、石炭火力発電所では 14,000,000kgの石炭が必要だと示される
- このシミュレーターでは、原子炉運転ゲームを通じて、核科学・工学、原子力発電所の廃止措置、新型原子炉、燃料改良、核融合といった Dalton Nuclear Institute の教育テーマに触れられる
シミュレーターの構成
- University of Manchester の Dalton Nuclear Institute が提供するWebベースのシミュレーター
- 対象は Pressurised Water Reactor（PWR） で、画面ではPWRの2Dダイアグラムと追加情報の案内を確認できる
- 開始前に2〜4文字のニックネームを入力できる
- 任意入力項目として、教員かどうか、国、郵便番号、教育対象の年齢層、担当科目がある
ゲーム進行と教育要素
- 1日のあいだ原子炉で電力を供給する形式で進行し、プレイ後にスコアと成果が表示される
- 完了時には「原子炉に電力を供給した」というメッセージが表示される
- 1日の需要とエネルギー出力が一致しなかったという結果メッセージが表示される場合がある
- その後、Day 2を続けるか、Brain Challenge でスコアを上げることができる
- Brain Challengeを開始すると現在のゲームは終了し、Day 2を続けることはできない
- 燃料使用量の比較もあわせて提供される
- 原子力発電所: 1日に約 118kgの核燃料
- 石炭火力発電所: 1日に 14,000,000kgの石炭
- Dalton Nuclear Institute は英国の核科学・工学の学術センターで、環境浄化、老朽化した原子力発電所サイトの安全な廃止措置、新型原子炉設計、燃料改良、核融合発電の開発、次世代の核分野専門家の育成に重点を置いている
1件のコメント
Hacker Newsのコメント
不思議だな！ これを2012〜2013年ごろ、今でも親しい同僚が作っていた。より正確には、もともとDelphi/Pascalで書かれ、生のOpenGL呼び出しを使っていた古いプログラムを、当時としては比較的新しかったWebGLへ移植したものだった。
主に現代的なプラットフォームへ移した理由は、学校のような場所での体験型イベントで動かせるようにするためだったと理解している。現実性よりも楽しさに重点が置かれていて、実際の原子力エンジニアたちが「商用原発で需要があんなに速く変動するはずがない」と不満を言っていたのを覚えている
https://en.wikipedia.org/wiki/Scram_(video_game)
自動制御システムの動作が十分ではなく手動で運転しており、訓練用シミュレーターは実際より10倍速く動いていたが、全員が実際に操作できた。速度が速くてもそれほど難しくはなく、運転員が制御を失っても悪いことが起きる前に停止させるため、複数の自動安全システムが待機していた
実際には人が「蒸気をもっと」や「原子炉出力をもっと高く」といったダイヤルを回すことはなく、そうした部分は当然PIDコントローラとソフトウェアが担当する。人間は状況を監視し、ソフトウェアが適切に反応しないときにチェックリストに従って対処する
これを見て、前から考えていたゲームのアイデアを思い出した。
プレイヤーが複数の部品を組み合わせてエンジンやシステムを作るゲームを作りたい。必要なシステムを作ること自体がパズルだが、その後はセンサーやスイッチなどを使って、複数の部品故障が起きてもシステムを制御できることを示さなければならない。原子炉を作れるか？ 何かが壊れたとき、配置したセンサーだけを見て何が壊れたのか突き止められるか？ 配置したスイッチでシステムを修復できるか？
フライトシミュレーターで一番好きだった部分は、いつも模擬アビオニクスだった。仮想のボタンを押して、仮想の計器を見るのが本当に好きだった
講師がカッターナイフで機械のどこかにあるプリント基板の配線をほんの少し切っておき、私たちはデバッグコードを書き、オシロスコープやマルチメーターなどを使って故障箇所を切り分けた。はんだを一滴載せて修理し、とても楽しく、学びも大きかった。似たようなことができるオンラインゲームやロジックシミュレーターがあればいいのにと思う
オンラインのアーカイブサイトで遊び直してみたが、記憶していたのと同じくらい今でも面白かった
NetWarsのような、より高度なCTFでは、欠陥を修正し、競争相手から防御することまで求められる場合もある
最初に触れた原発シミュレーターは、DEC 11/780で動いていた原始的なテキストベースのプログラムだった。勝つには各ターン、つまり数日単位で一定のMWh平均を達成しなければならなかった。
ただ動かし続けるだけなら簡単そうに見えたが、落とし穴があった。通常の疲労をシミュレートしており、長く動かすほど問題が発生する確率が高くなり、より高出力で動かすほど疲労の蓄積も早くなった。定期的に原子炉を停止して整備する必要があり、長く運転するほど整備停止の期間も長くなった。成功するには、稼働時間と発電量、必要な整備停止時間のバランスを取らなければならなかった。
子どものころに原子炉が電気を作る仕組みを学んでいたので、つい昨年になっても、原子炉もほかの発電所と同じように水を加熱して蒸気を作るのだと知らない人がいることに驚いた。原子炉が反応から直接電気を生み出すと思ってしまうのも、それなりにもっともらしいモデルではある
もちろん放射性同位体熱電気転換器もあるし、https://en.wikipedia.org/wiki/Betavoltaic_deviceもある
私の不健全な原子力への執着を育てた功績は、間違いなくこのゲームに帰せる。ボタンを押して何が起きるか試したくなる悪い癖も、たぶんここから来ている。
[1] https://www.mobygames.com/game/62490/the-oakflat-nuclear-pow...
元 米海軍潜水艦の原子炉運転員です
蒸気出力を調整する部分が少しおかしかったです。潜水艦では推進に使う蒸気が他のあらゆる蒸気負荷を圧倒するので、それを制御するスロットル担当者が別にいます
このシミュレーションは単純化されていますが、悪くありません。ただし、水で冷却・減速する原子炉の本当に興味深い部分をいくつか省いています。最も興味深い点は、水の 負の温度反応度係数 によって原子炉が自己調整性を持つことです
ウラン235の原子が漂っていた中性子を吸収すると不安定になって分裂し、さらに多くの中性子を放出します。このうちごく一部だけが周囲のウラン235原子に吸収されますが、実はこれは良いことです。大半は燃料から抜け出し、一部は周囲の水の中で跳ね回ります。すると中性子は減速し、その一部が再び燃料に戻って吸収され、追加の核分裂を引き起こします
たとえば核分裂が1,000回起きたとき、その結果生じた中性子のうち800個が別のウラン235に吸収されるなら、追加の核分裂は800回しか起きません。反応は自己維持されないので、原子炉は未臨界状態です
1,000回の核分裂が1,200個の中性子吸収と反応を生むなら、結果として1,200回の核分裂が起きます。核分裂数が増えるので、原子炉は超臨界状態です
1,000回の核分裂の結果、1,000個の中性子が吸収されて再び1,000回の核分裂を生むなら、原子炉は臨界状態です。「原子炉が臨界である」とは、核分裂数が自己維持され、増えも減りもしないという意味です
燃料へ戻る中性子の数は水の密度で変えられます。水がより高密度であるほど、中性子が水分子にぶつかって燃料側へ戻る可能性が高くなります
水の密度は温度で変わります。水が冷たいほど高密度になり、中性子が燃料へ戻る可能性も高くなります
水の温度は、蒸気をより多くまたは少なく使うことで奪われる熱量によって変わります
すべてを合わせると、蒸気需要が増えるほど水からより多くの熱が奪われます。するとより冷たい水が原子炉に入り、冷たい水はより多くの中性子を反射します。中性子が増えると核分裂が増え、核分裂が増えると熱が増えます。熱が増えると水が温まり、その結果、核分裂の増加が緩和され、最終的に平衡に達します
出力が高すぎると冷却材温度が上がって出力が下がります。出力が低すぎると冷却材温度が下がって出力が上がります。だから水は優れた冷却材であり減速材でもあります
実際にそうなのか、もしそうなら緩和策のある問題なのか気になります
昔、いろいろな原子炉設計の細部を調べていたことがありますが、もう何十年も前のことです。当時は「制御理論」のような概念も、「システム工学」や「化学工学」といった分野も、きちんとは触れていませんでした。エネルギーと物質の単純な法則や性質を組み合わせて、堅牢な、あるいは少なくとも実用的なシステムを作るという考え方をする分野のことです
チェルノブイリ事故と暴走、莫大な量の注水、沸点に近い状態、蒸気ボイドなどについて読んだことはありましたが、温度と密度のポイントがこれほど腑に落ちたことはありませんでした
こういう「すべてがどう噛み合っているのか」が本当に好きです。一見すると乾いて死んだ法則のように見えるものが、有用なシステムにつながる瞬間です。先生たちが実用的に見える宿題を出したとしても、15歳のときに誰がアヒルの重さと魔女の重さを比べて可燃性と魔女性を判定する問題なんかに興味を持つだろう、とも思います ;)
ここで言う法則とは、物質と物理過程の単純化モデルであり、スケールや基準系などの特定の仮定と前提の下で有効なモデルだという意味です
今では完全に場違いに見えるかもしれませんが、ドイツの学校では実際にそれを習いました。そこまで細かくはなくても、原子炉の種類ごとに2時間の授業がありました
今でも覚えているのは、たいてい 建物の形 だけ見れば原子炉の種類を判別できるということです
https://www.bbc.co.uk/bitesize/guides/zyqnrwx/revision/2
すごい。子どものころ最初に遊んだ素晴らしいシミュレーションゲームの1つ、Apple II向けMuse Softwareの Three Mile Island を思い出します。あのシミュレーションを習熟したときの感覚は、当時本当にすごいものでした
マニュアル
https://archive.org/details/ThreeMileIslandAppleIIManual
ゲーム。ちなみに表示7の保存/状態初期化は壊れているようなので避けたほうがよさそうです
https://archive.org/details/a2_Three_Mile_Island_Special_Ver...
同系統の ZX81版 の動画リンクです
https://youtu.be/tB6CC8UbJLU
12歳の私は、ただ1つの目的だけで入っていきました。爆発させることです
くそったれな 安全システム が私の楽しみを邪魔しました
私がいちばん好きな古典的な原子力発電所シミュレーターは、Ralph Reuhl の SIMULA-C だ。今見つけられるのはこの報告書[1]だけだが、C のソースコードと MS-DOS の実行ファイルの両方が公開されていた。
URL を知っていた当時は、Wayback Machine は .exe ファイルは取得できたが、ソースアーカイブは取得できなかった。これを覚えている人はいる？ PDF の最後のほうにスクリーンショットがある。
[1] https://inis.iaea.org/search/search.aspx?orig_q=RN:29043408
https://web.archive.org/web/20020928111017/http://www.simula...
すっきりしている。ところで 蒸気発生器レバー は正確には何を制御しているんだ？ 下側のポンプか？ 制御棒は図で動いているからもっと分かりやすい。