เครื่องจำลองเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์
(dalton-nrs.manchester.ac.uk)- เครื่องจำลองเตาปฏิกรณ์เสมือนจริงจาก Dalton Nuclear Institute ของ University of Manchester ที่ให้ผู้ใช้ได้สัมผัสกระบวนการจ่ายไฟฟ้าของ Pressurised Water Reactor(PWR)
- ผู้เล่นสามารถกรอกชื่อเล่น 2–4 ตัวอักษร เลือกดูทัวร์หรือเริ่มทันทีได้ และระหว่างการเล่นจะมี Brain Challenge กับตัวเลือก Day 2 ให้
- เป้าหมายคือเดินเครื่องเตาปฏิกรณ์ให้สอดคล้องกับความต้องการไฟฟ้าของประเทศตลอดหนึ่งวัน โดยในหน้าผลลัพธ์จะมีคะแนนแสดงว่า ความต้องการกับกำลังผลิตตรงกันหรือไม่
- ในส่วนเปรียบเทียบเพื่อการศึกษา มีการแสดงว่าโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ใช้ เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ราว 118kg ต่อวัน ขณะที่โรงไฟฟ้าถ่านหินต้องใช้ ถ่านหิน 14,000,000kg
- เครื่องจำลองนี้เปิดโอกาสให้เรียนรู้หัวข้อการศึกษาของ Dalton Nuclear Institute เช่น วิทยาศาสตร์และวิศวกรรมนิวเคลียร์ การปิดโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ การพัฒนาเตาปฏิกรณ์แบบใหม่ การปรับปรุงเชื้อเพลิง และนิวเคลียร์ฟิวชัน ผ่านเกมเดินเครื่องเตาปฏิกรณ์
องค์ประกอบของเครื่องจำลอง
- เป็นเครื่องจำลองบนเว็บที่ให้บริการโดย Dalton Nuclear Institute แห่ง University of Manchester
- ใช้กับ Pressurised Water Reactor(PWR) และบนหน้าจอสามารถดูไดอะแกรม PWR แบบ 2D พร้อมข้อมูลเพิ่มเติมได้
- ก่อนเริ่มสามารถกรอกชื่อเล่นยาว 2–4 ตัวอักษรได้
- มีช่องข้อมูลเสริมให้เลือกกรอก เช่น เป็นครูหรือไม่ ประเทศ รหัสไปรษณีย์ ช่วงอายุการศึกษา และวิชาที่รับผิดชอบ
การเล่นเกมและองค์ประกอบด้านการศึกษา
- ดำเนินในรูปแบบการจ่ายไฟฟ้าด้วยเตาปฏิกรณ์ตลอดหนึ่งวัน และหลังเล่นจะมีการแสดงคะแนนกับผลลัพธ์
- เมื่อจบจะมีข้อความว่า “คุณได้จ่ายไฟฟ้าจากเตาปฏิกรณ์แล้ว”
- อาจมีข้อความผลลัพธ์ระบุว่าความต้องการตลอดวันกับพลังงานที่ผลิตได้ไม่ตรงกัน
- หลังจากนั้นสามารถเล่น Day 2 ต่อหรือเพิ่มคะแนนด้วย Brain Challenge ได้
- หากเริ่ม Brain Challenge เกมปัจจุบันจะสิ้นสุดลงและ จะไม่สามารถเล่น Day 2 ต่อได้
- มีการเปรียบเทียบปริมาณการใช้เชื้อเพลิงประกอบด้วย
- โรงไฟฟ้านิวเคลียร์: เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ราว 118kg ต่อวัน
- โรงไฟฟ้าถ่านหิน: ถ่านหิน 14,000,000kg ต่อวัน
- Dalton Nuclear Institute เป็นศูนย์วิชาการด้านวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมนิวเคลียร์ของสหราชอาณาจักร โดยมุ่งเน้นการฟื้นฟูสิ่งแวดล้อม การปิดพื้นที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เก่าอย่างปลอดภัย การออกแบบเตาปฏิกรณ์รุ่นใหม่ การปรับปรุงเชื้อเพลิง การพัฒนาการผลิตไฟฟ้าจากนิวเคลียร์ฟิวชัน และการบ่มเพาะผู้เชี่ยวชาญนิวเคลียร์รุ่นถัดไป
1 ความคิดเห็น
ความคิดเห็นจาก Hacker News
แปลกดี! สิ่งนี้ถูกสร้างโดยเพื่อนร่วมงานที่ผมยังสนิทด้วยอยู่ ตอนราว ๆ ปี 2012~2013 พูดให้ถูกกว่านั้นคือเป็นการพอร์ตโปรแกรมเก่า ซึ่งเดิมเขียนด้วย Delphi/Pascal และใช้การเรียก OpenGL แบบดิบ ๆ มาเป็น WebGL ที่ตอนนั้นถือว่าเป็นเทคโนโลยีค่อนข้างใหม่
ผมเข้าใจว่าเหตุผลหลักที่ย้ายมายังแพลตฟอร์มสมัยใหม่คือเพื่อให้รันได้ในงานกิจกรรมเชิงทดลองตามสถานที่อย่างโรงเรียน มันถูกปรับให้เน้นความสนุกมากกว่าความสมจริง และผมยังจำได้ว่าวิศวกรนิวเคลียร์ตัวจริงบ่นว่า “ความต้องการไฟฟ้าในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชิงพาณิชย์ไม่มีทางเปลี่ยนเร็วขนาดนั้น”
https://en.wikipedia.org/wiki/Scram_(video_game)
ระบบควบคุมอัตโนมัติทำงานได้ไม่ค่อยดี เลยต้องเดินเครื่องด้วยมือ และซิมูเลเตอร์ฝึกอบรมทำงานเร็วกว่าของจริง 10 เท่า ซึ่งเราทุกคนได้ลองใช้เอง ต่อให้ความเร็วสูงก็ไม่ได้ยาก และแม้ผู้ควบคุมจะเสียการควบคุม ก็มีระบบความปลอดภัยอัตโนมัติหลายชั้นรอหยุดมันไว้ก่อนที่จะเกิดเรื่องเลวร้าย
ในความเป็นจริง มนุษย์ไม่ได้หมุนหน้าปัดอย่าง “เพิ่มไอน้ำ” หรือ “เพิ่มกำลังเครื่องปฏิกรณ์” ส่วนเหล่านั้นแน่นอนว่าเป็นหน้าที่ของ PID controller และซอฟต์แวร์ มนุษย์จะเฝ้าดูสถานการณ์ แล้วเมื่อซอฟต์แวร์ตอบสนองไม่ถูกต้องก็จัดการตามเช็กลิสต์
เห็นสิ่งนี้แล้วทำให้นึกถึงไอเดียเกมที่คิดมานาน
ผมอยากทำเกมที่ผู้เล่นประกอบชิ้นส่วนหลาย ๆ อย่างเพื่อสร้าง เครื่องยนต์หรือระบบ การสร้างระบบที่ต้องการนั้นเป็นปริศนาในตัวเอง แต่หลังจากนั้นต้องแสดงให้เห็นได้ด้วยว่าสามารถควบคุมระบบได้แม้ชิ้นส่วนหลายอย่างเสีย โดยใช้เซ็นเซอร์และสวิตช์ต่าง ๆ คุณสร้างเครื่องปฏิกรณ์ได้ไหม? ถ้ามีอะไรเสีย คุณดูแค่เซ็นเซอร์ที่วางไว้แล้วรู้ได้ไหมว่าอะไรพัง? คุณซ่อมระบบด้วยสวิตช์ที่วางไว้ได้ไหม?
ส่วนที่ผมชอบที่สุดใน flight simulator มักจะเป็นอุปกรณ์ avionics จำลองเสมอ ผมชอบมากจริง ๆ กับการกดปุ่มเสมือนและดูมาตรวัดเสมือน
ผู้สอนจะใช้คัตเตอร์กรีดลายวงจรบนแผงวงจรพิมพ์ตรงไหนสักแห่งในเครื่องเบา ๆ จากนั้นเราต้องเขียนโค้ดดีบัก ใช้ออสซิลโลสโคป มัลติมิเตอร์ และอื่น ๆ เพื่อแยกหาจุดเสีย ซ่อมด้วยหยดตะกั่วบัดกรีหยดเดียว สนุกมากและได้เรียนรู้เยอะมาก คงดีถ้ามีเกมออนไลน์หรือตัวจำลองลอจิกที่ทำอะไรคล้าย ๆ กันได้
ผมลองกลับไปเล่นในเว็บอาร์ไคฟ์ออนไลน์แล้ว มันยังสนุกเหมือนที่จำได้
ใน CTF ขั้นสูงอย่าง NetWars บางครั้งต้องแก้ข้อบกพร่องและป้องกันจากคู่แข่งด้วย
ซิมูเลเตอร์โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ตัวแรกที่ผมเคยเล่นเป็นโปรแกรมแบบข้อความดั้งเดิมที่รันบน DEC 11/780 ถ้าจะชนะ ต้องทำให้ค่าเฉลี่ย MWh ที่กำหนดตรงในแต่ละเทิร์น ซึ่งเท่ากับช่วงเวลาหลายวัน
ถ้าแค่เปิดทิ้งไว้ก็ดูเหมือนง่าย แต่มีหลุมพราง มันจำลองความล้าตามปกติ ทำให้ยิ่งเดินเครื่องนาน โอกาสเกิดปัญหาก็ยิ่งสูง และยิ่งเดินเครื่องที่กำลังสูง ความล้าก็สะสมเร็วขึ้น ต้องหยุดเครื่องปฏิกรณ์เป็นระยะเพื่อซ่อมบำรุง และยิ่งเดินเครื่องนาน รอบซ่อมบำรุงก็ยิ่งใช้เวลานานขึ้น หากจะสำเร็จ ต้องสร้างสมดุลระหว่างเวลาเดินเครื่อง ปริมาณไฟฟ้าที่ผลิตได้ และเวลาหยุดซ่อมบำรุงที่จำเป็น
ตอนเด็กผมเรียนรู้ว่าเครื่องปฏิกรณ์ผลิตไฟฟ้าอย่างไร เลยเพิ่งมาประหลาดใจเมื่อปีที่แล้วเองว่ามีคนไม่รู้ว่าเครื่องปฏิกรณ์ก็เหมือนโรงไฟฟ้าอื่น ๆ คือเอาน้ำไปต้มให้เกิดไอน้ำ การคิดว่าเครื่องปฏิกรณ์สร้างไฟฟ้าโดยตรงจากปฏิกิริยาก็ถือเป็นโมเดลที่สมเหตุสมผลอยู่เหมือนกัน
แน่นอนว่ามี radioisotope thermoelectric generator และ https://en.wikipedia.org/wiki/Betavoltaic_device ด้วย
ความหลงใหลนิวเคลียร์แบบไม่ค่อยดีต่อสุขภาพของผมน่าจะยกความดีความชอบให้เกมนี้ได้แน่ ๆ นิสัยเสียที่ชอบกดปุ่มแล้วดูว่าจะเกิดอะไรขึ้นก็น่าจะมาจากตรงนี้เหมือนกัน
[1] https://www.mobygames.com/game/62490/the-oakflat-nuclear-pow...
ผมเคยเป็น ผู้ปฏิบัติการเครื่องปฏิกรณ์บนเรือดำน้ำของกองทัพเรือสหรัฐฯ
ส่วนที่ปรับกำลังไอน้ำดูแปลกไปหน่อย บนเรือดำน้ำ ไอน้ำที่ใช้ขับเคลื่อนมีภาระมากกว่าโหลดไอน้ำอื่น ๆ ทั้งหมดอย่างท่วมท้น จึงมีคนที่รับหน้าที่คุมคันเร่งส่วนนั้นโดยเฉพาะ
ซิมูเลชันนี้ถูกทำให้ง่ายลง แต่ก็ไม่เลว เพียงแต่มันซ่อนส่วนที่น่าสนใจจริง ๆ บางอย่างของเครื่องปฏิกรณ์ที่ใช้น้ำเป็นทั้งตัวหล่อเย็นและตัวหน่วงนิวตรอนไว้ จุดที่น่าสนใจที่สุดคือเครื่องปฏิกรณ์มีคุณสมบัติควบคุมตัวเองได้ เพราะน้ำมี สัมประสิทธิ์รีแอคทิวิตีตามอุณหภูมิเป็นลบ
เมื่ออะตอมยูเรเนียม-235 ดูดกลืนนิวตรอนที่ล่องลอยอยู่ มันจะไม่เสถียรและแตกตัว พร้อมปล่อยนิวตรอนออกมาเพิ่ม ในบรรดานิวตรอนเหล่านี้มีเพียงส่วนน้อยมากที่ถูกอะตอมยูเรเนียม-235 รอบ ๆ ดูดกลืน ซึ่งจริง ๆ แล้วเป็นเรื่องดี ส่วนใหญ่หลุดออกจากเชื้อเพลิง และบางส่วนกระเด้งไปมาในน้ำรอบ ๆ ทำให้นิวตรอนช้าลง และบางส่วนก็ย้อนกลับเข้าเชื้อเพลิง ถูกดูดกลืน และก่อให้เกิดฟิชชันเพิ่มเติม
ตัวอย่างเช่น ถ้าเกิดฟิชชัน 1,000 ครั้ง แล้วในบรรดานิวตรอนที่เกิดขึ้นมี 800 ตัวถูกยูเรเนียม-235 อื่นดูดกลืน ก็จะมีฟิชชันเพิ่มอีกแค่ 800 ครั้ง ปฏิกิริยาไม่สามารถคงตัวเองได้ เครื่องปฏิกรณ์จึงอยู่ในสภาวะต่ำกว่าวิกฤต
ถ้าฟิชชัน 1,000 ครั้งทำให้เกิดการดูดกลืนนิวตรอนและปฏิกิริยา 1,200 ครั้ง ผลลัพธ์คือเกิดฟิชชัน 1,200 ครั้ง จำนวนฟิชชันเพิ่มขึ้น ดังนั้นเครื่องปฏิกรณ์จึงอยู่ในสภาวะเหนือวิกฤต
ถ้าผลจากฟิชชัน 1,000 ครั้งทำให้นิวตรอน 1,000 ตัวถูกดูดกลืนและก่อฟิชชันอีก 1,000 ครั้ง เครื่องปฏิกรณ์ก็อยู่ในสภาวะวิกฤต คำว่า “เครื่องปฏิกรณ์วิกฤต” หมายถึงจำนวนฟิชชันคงตัวได้เอง ไม่เพิ่มและไม่ลด
จำนวนนิวตรอนที่ย้อนกลับเข้าเชื้อเพลิงสามารถเปลี่ยนได้ด้วยความหนาแน่นของน้ำ ยิ่งน้ำหนาแน่น นิวตรอนก็ยิ่งมีโอกาสชนโมเลกุลน้ำและย้อนกลับไปทางเชื้อเพลิงมากขึ้น
ความหนาแน่นของน้ำเปลี่ยนได้ด้วยอุณหภูมิ เมื่อน้ำเย็นลงก็จะหนาแน่นขึ้น และโอกาสที่นิวตรอนจะย้อนกลับเข้าเชื้อเพลิงก็สูงขึ้นด้วย
อุณหภูมิของน้ำเปลี่ยนได้ด้วยปริมาณความร้อนที่ถูกดึงออกไปจากการใช้ไอน้ำมากขึ้นหรือน้อยลง
เมื่อนำทั้งหมดมารวมกัน ยิ่งความต้องการไอน้ำเพิ่มขึ้น ก็ยิ่งดึงความร้อนออกจากน้ำมากขึ้น ทำให้น้ำที่เย็นกว่าไหลเข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์ และน้ำเย็นสะท้อนนิวตรอนได้มากกว่า เมื่อนิวตรอนมากขึ้น ฟิชชันก็เพิ่มขึ้น และเมื่อฟิชชันเพิ่มขึ้น ความร้อนก็เพิ่มขึ้น เมื่อความร้อนเพิ่มขึ้น น้ำก็อุ่นขึ้น ซึ่งช่วยลดทอนการเพิ่มของฟิชชัน และสุดท้ายก็ถึงสมดุล
ถ้ากำลังสูงเกินไป อุณหภูมิตัวหล่อเย็นจะสูงขึ้นและกำลังจะลดลง ถ้ากำลังต่ำเกินไป อุณหภูมิตัวหล่อเย็นจะลดลงและกำลังจะเพิ่มขึ้น นั่นจึงทำให้น้ำเป็นทั้งตัวหล่อเย็นและตัวหน่วงนิวตรอนที่ยอดเยี่ยม
อยากรู้ว่าจริง ๆ เป็นแบบนั้นไหม และถ้าใช่ นี่เป็นปัญหาที่มีวิธีบรรเทาหรือเปล่า
ผ่านมาหลายสิบปีแล้วตั้งแต่เคยไปดูรายละเอียดของการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์หลายแบบ ตอนนั้นผมยังไม่ได้สัมผัสแนวคิดอย่าง “ทฤษฎีการควบคุม” หรือสาขาอย่าง “วิศวกรรมระบบ” กับ “วิศวกรรมเคมี” อย่างจริงจัง คือสาขาที่คิดในแง่การนำกฎและคุณสมบัติพื้นฐานของพลังงานกับสสารมาประกอบกันให้เป็นระบบที่แข็งแรง หรืออย่างน้อยก็ใช้งานได้จริง
ผมเคยอ่านเรื่องอุบัติเหตุเชอร์โนบิลและการวิ่งเตลิดของปฏิกิริยา การฉีดน้ำปริมาณมหาศาล สภาวะใกล้จุดเดือด และช่องว่างไอน้ำ แต่ประเด็นเรื่องอุณหภูมิกับความหนาแน่นไม่เคยรู้สึกเข้าใจชัดขนาดนี้มาก่อน
ผมชอบ “ทุกอย่างประกบกันทำงานอย่างไร” แบบนี้มาก ช่วงเวลาที่สิ่งซึ่งดูภายนอกเหมือนกฎแห้ง ๆ ไร้ชีวิต กลายไปเป็นระบบที่มีประโยชน์ ถึงครูจะให้การบ้านที่ดูใช้งานได้จริง แต่เด็ก 15 คนไหนจะสนใจโจทย์ที่เอาน้ำหนักเป็ดไปเทียบกับน้ำหนักแม่มดเพื่อชี้ว่าเผาไหม้ได้และเป็นแม่มดหรือเปล่ากันล่ะ ;)
กฎที่พูดถึงตรงนี้หมายถึงแบบจำลองที่ทำให้ง่ายลงของสสารและกระบวนการทางฟิสิกส์ และเป็นแบบจำลองที่ใช้ได้ภายใต้ข้อสมมติและเงื่อนไขเฉพาะ เช่น สเกลหรือกรอบอ้างอิง
ทุกวันนี้อาจดูเหมือนโผล่มาแบบไม่เกี่ยวอะไรเลย แต่ที่โรงเรียนในเยอรมนีเราได้เรียนเรื่องนั้นจริง ๆ แม้จะไม่ถึงขั้นละเอียดมาก แต่ก็มีคาบเรียนสองชั่วโมงสำหรับเครื่องปฏิกรณ์แต่ละประเภท
สิ่งที่ยังจำได้จนถึงตอนนี้คือ โดยปกติแค่ดู รูปทรงอาคาร ก็พอแยกชนิดเครื่องปฏิกรณ์ได้แล้ว
https://www.bbc.co.uk/bitesize/guides/zyqnrwx/revision/2
เจ๋งดี ทำให้นึกถึง Three Mile Island ของ Muse Software บน Apple II ซึ่งเป็นหนึ่งในเกมซิมูเลชันเจ๋ง ๆ เกมแรกที่ผมเล่นตอนเด็ก ความรู้สึกตอนที่เชี่ยวชาญซิมูเลชันนั้นได้ ตอนนั้นมันสุดยอดจริง ๆ
คู่มือ
https://archive.org/details/ThreeMileIslandAppleIIManual
ตัวเกม อนึ่ง การบันทึก/รีเซ็ตสถานะของมุมมอง 7 ดูเหมือนจะพัง ควรหลีกเลี่ยง
https://archive.org/details/a2_Three_Mile_Island_Special_Ver...
นี่คือลิงก์วิดีโอ เวอร์ชัน ZX81 ในสายเดียวกัน
https://youtu.be/tB6CC8UbJLU
ตอนผมอายุ 12 ผมเข้าไปด้วยเป้าหมายเดียวเท่านั้น ระเบิดมัน
ไอ้ ระบบความปลอดภัย บ้าบอนั่นมาขัดความสนุกของผม
ซิมูเลเตอร์โรงไฟฟ้านิวเคลียร์คลาสสิกที่ผมชอบที่สุดคือ SIMULA-C ของ Ralph Reuhl ตอนนี้หาได้แค่รายงานนี้[1] แต่เดิมทั้งซอร์สโค้ดภาษา C และไฟล์รันบน MS-DOS เคยถูกเผยแพร่ไว้ทั้งหมด
สมัยก่อนตอนที่ยังรู้ URL อยู่ Wayback Machine ดึงไฟล์ .exe มาได้ แต่ดึงไฟล์อาร์ไคฟ์ซอร์สไม่ได้ มีใครจำอันนี้ได้ไหม? มีสกรีนช็อตอยู่ท้าย PDF
[1] https://inis.iaea.org/search/search.aspx?orig_q=RN:29043408
https://web.archive.org/web/20020928111017/http://www.simula...
ดูเรียบร้อยดี แต่ คันโยกเครื่องกำเนิดไอน้ำ ควบคุมอะไรกันแน่? ปั๊มด้านล่างหรือเปล่า? แท่งควบคุมชัดเจนกว่า เพราะในภาพมันขยับได้