Alt-F4 n°57 - L’énergie nucléaire et vous  04-03-2022

Écrit par Sir Fendi, édité par Nanogamer7, stringweasel, Conor_, Therenas, MyNameIsTrez, Firerazer,
traduit par bev, Firerazer

Sommaire

Une autre semaine, un autre Alt-F4… ? J’imagine qu’on a été absent pendant un long moment. C’est totalement parce qu’on ne voulait pas voler la vedette au FFF, qui est de retour cette année ! Mais bref, cessons d’être distrait et concentrons-nous sur l’excellent papier que nous avons cette semaine : Sir Fendi, pour sa première contribution, nous a écrit un article très détaillé sur l’énergie nucléaire dans Factorio. C’est souvent considéré comme le vilain petit canard de la production d’énergie, mais comme l’explique Sir Fendi, il y a beaucoup de fun et d’efficacité à y trouver !

L’option nucléaire Sir Fendi

Lorsque je suis tombé pour la première fois sur un gisement de minerai d’uranium d’un vert fluorescent, j’ai réalisé que Factorio avait des choses passionnantes qui m’attendaient quelque part dans l’arbre des technologies : l’énergie nucléaire ! Alors que dans le monde d’aujourd’hui, les essais et les triomphes de l’énergie nucléaire font l’objet d’un débat animé, la communauté de Factorio a également ses propres discussions sur l’utilité de cette énergie. Se lancer dans le nucléaire est un peu plus complexe que les autres options d’énergie, tout en étant complètement optionnel sur la voie du lancement de la fusée. C’est pourquoi de nombreux joueurs ont tendance à ne pas s’y plonger, ou à trouver un bon plan en guise de boîte noire, et à s’en tenir là. D’autres ont entendu parler des avertissements concernant le réacteur nucléaire, qui tue les performances, ou même littéralement lorsqu’il explose de façon spectaculaire, et ils décident de s’en tenir à l’écart. Oui, il y a beaucoup de choses à surveiller, mais vous pouvez faire confiance à Wube : comme beaucoup d’autres mécanismes soigneusement équilibrés du jeu, l’énergie nucléaire est raisonnablement facile à aborder et vous pouvez rapidement faire quelque chose qui fonctionne. Pour ce qui est de la partie la plus compliquée et la plus colorée, j’ai quelques lignes directrices à proposer, issues de ma propre part de bricolages et des découvertes des joyaux lumineux de notre communauté.

Une petite installation nucléaire avec toutes les parties nécessaires, produisant 40 MW.
Une petite installation nucléaire avec toutes les parties nécessaires, produisant 40 MW.

Démystifier l’énergie nucléaire

Bien que tout ce tas de nouvelles machines puisse sembler décourageant, au fond, l’installation d’une centrale nucléaire standard n’est que très peu différente de celle de la centrale thermique à vapeur : vous avez un combustible qui est brûlé, la chaleur qui en résulte crée de la vapeur, et un moteur qui produit de l’énergie à partir de cette vapeur. La complexité supplémentaire provient de trois éléments : premièrement, le combustible utilisé dans les réacteurs est unique et est fabriqué en plusieurs étapes, au lieu d’utiliser directement la ressource minée. Le Wiki officiel propose un didacticiel pratique qui couvre toutes les bases, comme l’extraction et le traitement du minerai d’uranium, ainsi que la mise en place d’une installation de base à réacteur unique.

Deuxièmement, contrairement aux chaudières ordinaires, les réacteurs nucléaires ne cessent pas de brûler du combustible quoi qu’il arrive, bien que ce ne soit généralement pas aussi grave que cela puisse paraître, comme je le démontrerai bientôt.

Troisièmement, lorsque vous combinez plusieurs réacteurs, la gestion de la chaleur et des fluides devient un peu plus complexe (mais reste finalement gérable). Malgré les calculs supplémentaires, la combinaison de réacteurs permet de réaliser d’immenses gains d’efficacité. La magie vient de la prime de voisinage : si deux réacteurs en fonctionnement partagent un bord complet l’un avec l’autre, les deux réacteurs obtiennent 40 MW de chaleur supplémentaire. Comme cela est possible sur jusqu’à quatre côtés, vous pouvez obtenir jusqu’à 500 % de la puissance d’origine pour la même quantité de combustible ! Ce bonus attrayant pousse les joueurs à faire preuve d’inventivité pour gérer les quantités massives de chaleur générées par les énormes réseaux de réacteurs nucléaires. Ainsi, nous disposons d’un système relativement facile à mettre en place, et assez intéressant à mettre à la bonne échelle et à optimiser.

Mais qu’en est-il des risques ?

La sûreté nucléaire dans Factorio : une brève histoire

L’énergie nucléaire était un sujet que Wube voulait aborder depuis un certain temps et ils ont partagé quelques idées de conception avant de publier la version que nous connaissons, en 0.15. Lorsqu’ils ont partagé leurs premières tentatives d’implémentation dans le FFF N°164, ils se sont beaucoup concentrés sur le chauffage et le refroidissement de l’eau et de la vapeur. Les premières versions prévoyaient que la vapeur à haute température soit refroidie et seulement partiellement consommée dans les turbines, puis condensée en eau à 95°C dans des tours de refroidissement, avant d’être réintroduite dans les échangeurs de chaleur. Vous pouvez imaginer que tout cela est difficile à équilibrer, ce qui peut conduire à ce que l’une ou l’autre chose se bloque assez rapidement. Après quelques semaines de travail supplémentaires, Wube a décidé, à l’époque du FFF N°167 que la gestion de toutes ces températures pouvait être évitée et que l’eau et la vapeur pouvaient simplement être traitées comme deux fluides distincts à température fixe. Ils ont également décidé qu’aucun des systèmes ne perdrait à la longue de chaleur vers l’environnement.

Parallèlement, les effets de la température sur le réacteur lui-même ont également été adoucis. Au début, il avait été suggéré qu’un réacteur nucléaire qui chaufferait de manière incontrôlée exploserait, ce qui signifie que les réacteurs devraient être surveillés en permanence, comme dans la vie réelle. Cette idée a toutefois été atténuée avant la publication, de sorte qu’une centrale nucléaire utilise ses systèmes internes de refroidissement d’urgence pour évacuer la chaleur excédentaire, et qu’elle ne dépasse jamais 1000°C, ce qui vous permet de la laisser tranquille en toute sécurité. Enfin, la plupart du temps. Attention, le réacteur peut toujours exploser s’il dépasse 900°C et est détruit par un joueur ou un déchiqueteur imprudent. Si d’autres réacteurs se trouvent à proximité, cela donnera lieu à un véritable spectacle lumineux :

Malgré la sécurité largement simplifiée, nous pouvons constater que Wube a fourni un système nucléaire qui peut devenir intéressant et risqué grâce à la complexité supplémentaire du bonus de voisinage. Pour ceux qui auraient préféré une approche plus risquée et plus réaliste, il existe des mods qui offrent un aperçu des problèmes de fusion et des risques de radiation.

Maintenant que nous avons vu que l’énergie nucléaire n’est pas si dangereuse dans le jeu standard, examinons les autres préoccupations fréquentes à son sujet.

Préoccupations fréquentes concernant l’énergie nucléaire

  • Les conceptions et les calculs nucléaires sont très complexes – Il n’y a rien de mal à commencer par des réacteurs petits et simples, et le reste se résume à quelques règles de base et à quelques ratios. Dans la section “Concevoir votre propre centrale nucléaire”, j’espère couvrir les détails et indiquer des guides et des outils que vous pouvez utiliser.

  • L’énergie nucléaire est trop chère à mettre en place avant la fin du jeu – L’énergie nucléaire est débloquée avec les packs de science chimique. Bien qu’il faille un certain temps pour que tout soit opérationnel, l’énergie nucléaire coûte moins cher en termes de matières premières que l’énergie solaire, à puissance équivalente, surtout si l’on tient compte du bonus de voisinage. J’ai fait une analyse à ce sujet et je l’ai publiée sur Reddit. J’ai constaté que même avec une installation nucléaire de base de 40 MW, vous économisez des milliers de plaques de cuivre et de fer par rapport à la construction de 40 MW de panneaux solaires et d’accumulateurs. Par conséquent, si votre demande d’électricité dépasse 40 MW et que vous ne voulez pas de la pollution causée par les chaudières, vous devriez trouver très rentable de vous lancer dans l’énergie nucléaire.

  • Les centrales nucléaires nécessitent d’énormes quantités d’espace - Une installation nucléaire nécessite plusieurs machines, dont la plupart doivent être proches les unes des autres. Il faut donc leur réserver de grands espaces ouverts. Cependant, ces installations sont également très denses énergétiquement par rapport aux autres solutions, surtout à grande échelle. Dans le message sur Reddit susmentionné, j’ai constaté que l’installation nucléaire de 40 MW nécessite environ 1 à 2 blocs d’espace, tandis que l’installation équivalente au charbon en nécessite autant, et que l’installation solaire équivalente en nécessite environ dix fois plus. En revanche, une centrale nucléaire de 800 MW en 2x3 réacteurs peut facilement tenir dans une zone de 2x4 blocs grâce au bonus de voisinage, et ses centrifugeuses nécessitent jusqu’à 2 blocs distincts. Par conséquent, il est possible d’obtenir vingt fois plus de puissance pour seulement dix fois plus d’espace, alors que pour le charbon et l’énergie solaire, il faudrait carrément vingt fois plus d’espace.

  • L’énergie nucléaire est un gros pollueur - Dans la version standard de Factorio, les radiations nucléaires ne causent aucun dégât et n’ont aucun effet sur l’évolution des déchiqueteurs, alors que la pollution ordinaire en a un. La pollution causée par l’énergie nucléaire provient uniquement de l’extraction et du traitement du minerai d’uranium. J’ai comparé cette pollution à celle de l’énergie du charbon dans le même message sur Reddit que ci-dessus. J’ai constaté que l’énergie nucléaire ne génère que 2 à 10 % de la pollution liée à l’extraction et à la combustion du charbon pour produire de l’électricité.

  • Les réacteurs nucléaires sont beaucoup trop coûteux à entretenir sans le procédé d’enrichissement kovarex – L’obtention d’un morceau d’uranium 235 nécessite en effet le traitement d’environ 1500 minerais d’uranium, mais d’un autre côté, un seul morceau suffit pour fabriquer 10 piles à combustible à l’uranium, qui durent plus de 33 minutes au total. Dans une vidéo didactique plutôt révélatrice, Nilaus nous guide à travers les mathématiques, et à partir de là, nous voyons que vous n’avez besoin que de huit foreuses électriques et d’une centrifugeuse pour maintenir un réacteur nucléaire en continu sans le processus d’enrichissement kovarex, bien que cela ne fasse pas de mal de traiter un peu plus d’uranium en préparation du déblocage du kovarex ou en cas de malchance avec l’enrichissement. En outre, le fait de placer un certain nombre de modules de productivité dans les centrifugeuses et les machines d’assemblage du combustible améliore considérablement votre rendement.

  • Les centrales nucléaires sont nuisibles aux performances du jeu (UPS) – S’il est vrai que l’énergie nucléaire est incontestablement moins performante que l’énergie solaire à l’échelle de la mégabase, les petites et moyennes centrales nucléaires n’ont pas d’impact notable sur les performances. Nous explorons les détails de ce phénomène dans la section “Le nucléaire et les performances”.

Après avoir répondu à ces préoccupations, examinons le montage de la centrale nucléaire.

Concevoir votre propre centrale nucléaire

Comment savoir combien de composants il me faut ?

Au début, il est préférable de commencer avec un seul réacteur, ou peut-être une disposition 1x2 (1 rangée de 2 réacteurs). Le tutoriel du Wiki vous permet d’acquérir les connaissances de base. Après cela, la taille de votre système dépend de vos besoins en énergie. Vous pouvez disposer vos réacteurs comme vous le souhaitez, mais pour bénéficier du bonus de voisinage entre deux réacteurs, ceux-ci doivent partager un bord complet. Après avoir conçu votre installation, le moyen le plus simple de calculer la puissance totale de sortie est de réaliser un diagramme ERU (équivalent réacteur unique). Ce processus se déroule en trois étapes. Nous pouvons les passer en revue à l’aide d’un exemple, en utilisant une installation qui fait partie de mes préférées :

8 réacteurs dans une grille 3x3.
Une conception que j’ai faite avec 8 réacteurs dans une grille 3x3. C’est la configuration 3x3 la plus puissante (1040 MW de puissance) qui a au moins un côté de chaque réacteur exposé, pour le ravitaillement automatique.

Trouver la puissance (chaleur) totale de cette installation de réacteurs :

1) Dessinez une reproduction de votre disposition des réacteurs et attribuez à chaque réacteur une valeur de 1. Les espaces vides reçoivent 0 :

\[[1][1][1]\] \[[1][1][1]\] \[[1][0][1]\]

2) Pour chaque réacteur, comptez le nombre de voisins qu’il a (ils doivent être alignés exactement côte à côte) et ajoutez-le au 1 :

\[[1+2][1+3][1+2] \rightarrow [3][4][3]\] \[[1+3][1+3][1+3] \rightarrow [4][4][4]\] \[[1+1][0+0][1+1] \rightarrow [2][0][2]\]

3) Additionnez tous les chiffres pour obtenir le nombre total d’équivalents réacteurs uniques. Multipliez ce total par 40 pour obtenir votre production de chaleur en MW :

\[(3+4+3) = 10\] \[(4+4+4) = 12\] \[(2+0+2) = 4\] \[10 + 12 + 4 = 26 \text{ équivalents réacteurs uniques pour cette installation.}\] \[26 \cdot 40 MW = 1040 MW \text{ de puissance délivrée.}\]

Après avoir déterminé votre puissance totale, vous pouvez décider si vous avez suffisamment de réacteurs ou une disposition suffisamment optimale de ceux-ci. Toutefois, ce n’est que le début du processus de conception. Ensuite, nous devons transformer la chaleur du réacteur en vapeur à l’aide d’échangeurs de chaleur, que nous devrons alimenter en eau à l’aide de pompes côtières. Ensuite, la vapeur doit être consommée par des turbines à vapeur.

Comme les réacteurs produisent leur énergie indirectement, sous forme de chaleur, nous devons exploiter cette énergie à l’aide d’échangeurs de chaleur. Chaque échangeur de chaleur consomme jusqu’à 10 MW de chaleur, et il est préférable d’en avoir suffisamment pour exploiter au maximum la puissance des réacteurs. Par conséquent, le nombre d’échangeurs de chaleur nécessaires est égal à la puissance totale en MW divisée par 10. Ainsi, dans notre exemple, nous avons $1040 MW / 10 MW = 104$ échangeurs de chaleur.

Les échangeurs de chaleur utilisent la chaleur qu’ils absorbent pour transformer chaque seconde jusqu’à 103,09 unités d’eau à 15°C en vapeur à 500°C. Les échangeurs doivent être alimentés en eau par des pompes côtières, qui produisent au maximum 1200 unités d’eau par seconde. Par conséquent, une pompe côtière alimente $1200/103,09$ échangeurs de chaleur, soit environ 11,64. Par conséquent, vous pouvez trouver combien de pompes côtières un groupe d’échangeurs de chaleur a besoin en divisant leur nombre par 11,64. Si l’on reprend notre exemple, si tous les échangeurs de chaleur sont connectés au même réseau d’eau, il aurait besoin de $104/11,64 = 8,93$, soit 9 pompes côtières au total. Cependant, dans notre exemple, il y a 8 réseaux d’eau séparés de 13 échangeurs de chaleur chacun. Chaque groupe a donc besoin de $13/11,64 = 1,12$, soit un peu plus d’une pompe côtière chacun. J’en ai pris 2, et donc $2 \cdot 8 = 16$ au total.

Passons de la production de vapeur à sa transformation en énergie. Chaque échangeur de chaleur produit 103,09 unités de vapeur par seconde, tandis que chaque turbine à vapeur consomme 60 unités de vapeur par seconde. Le rapport entre les deux est donc de $103,09/60 = 1,718$ turbines par échangeur. S’il n’y avait qu’un seul réseau de vapeur dans notre exemple de centrale, il faudrait $104 \cdot 1,718 = 178,672$ (donc 179) turbines. Cependant, l’exemple comporte en réalité 12 réseaux de vapeur avec soit 7 soit 12 échangeurs de chaleur, qui nécessiteraient respectivement $7 \cdot 1,718 = 12,026$ (donc 12, car la 13ème turbine n’aurait pratiquement aucune utilisation) ou $12 \cdot 1,718 = 20,616$ (donc 21) turbines.

Une alternative simple et populaire pour le placement des turbines à vapeur consiste à en fixer deux à chaque échangeur de chaleur sans rien connecter avec des tuyaux. Cela fournit une capacité de consommation de vapeur excédentaire qui reste inutilisée, à moins que votre usine ne dispose d’un stockage de vapeur (voir ci-dessous).

Et ainsi, tous les composants sont pris en compte. Si vous voulez en savoir plus sur les mathématiques impliquées ici, ou si vous voulez une calculatrice pour faire la plupart des calculs pour vous, le Factorio Cheat Sheet est la source que je vous recommande.

De quoi devons-nous tenir compte pour placer les composants ?

Pour ce qui est de l’endroit où construire la centrale nucléaire dans son ensemble, il est tout à fait judicieux de la construire à proximité ou sur l’eau, car la centrale en a besoin de quantités considérables. La proximité de l’uranium est facultative, car il peut être facilement transporté par train.

Vient ensuite la question de la disposition des réacteurs. Nous savons déjà comment exploiter le bonus de voisinage et le calculer à l’aide du diagramme ERU. Étant donné que nous voulons connecter autant de voisins que possible, il serait logique d’avoir une énorme grille de réacteurs sans espace, mais l’inconvénient est qu’il n’y a pas d’espace pour mettre en place un système de ravitaillement automatisé des réacteurs situés au milieu, sauf si vous utilisez un mod pour cela. Ainsi, dans une configuration idéale, tous les réacteurs ont des voisins sur trois côtés et le quatrième côté est ouvert pour que les bras puissent ajouter/enlever les piles à combustible. La configuration 2xN est très populaire parce qu’elle permet d’obtenir exactement cela, pour tous les réacteurs, sauf ceux du coin.

Une rangée de conduites de chaleur et de lumières vertes indiquant un échangeur de chaleur à plus de 500°C (ce qui signifie qu’il fonctionne). La lueur des conduites de chaleur indique la température, les extrémités à gauche étant à la limite supérieure de 1000°C. Comme on peut le voir, le fait de rendre les conduites de chaleur plus épaisses permet d’alimenter des échangeurs de chaleur qui sont plus éloignés.
Dans cette capture d’écran tirée du message sur Reddit de u/vanatteveldt, chaque lumière verte indique un échangeur de chaleur à plus de 500°C (ce qui signifie qu’il fonctionne). La lueur des conduites de chaleur indique la température, les extrémités à gauche étant à la limite supérieure de 1000°C. Comme on peut le voir, le fait de rendre les conduites de chaleur plus épaisses permet d’alimenter des échangeurs de chaleur qui sont plus éloignés.

L’autre grande préoccupation est le flux de fluide, et la principale contrainte est le flux de chaleur le long des conduites de chaleur. Plus la chaleur s’éloigne des réacteurs, plus la température maximale que peuvent avoir les conduites est faible. Comme la température des réacteurs ne peut pas dépasser 1000°C, les conduites de chaleur au-delà d’une certaine distance deviennent trop froides pour faire fonctionner des échangeurs de chaleur. Comme le montre le Wiki et ce message, une seule conduite peut chauffer une rangée de 21 échangeurs de chaleur au maximum, mais vous pouvez ici améliorer la distance en rendant la conduite plus épaisse et en ajoutant des échangeurs de chaleur des deux côtés de celle-ci, au lieu d’un seul côté. Une autre astuce utilisée par la communauté consiste à placer des réacteurs nucléaires non alimentés pour faire office de conduites de chaleur 5x5, car cela permet de parcourir la même distance avec moins d’entités et de se connecter à plus d’échangeurs de chaleur à partir d’une seule entité. Dans tous les cas, il est préférable de garder vos conduites de chaleur assez courtes en plaçant les échangeurs de chaleur près des réacteurs.

Pour ce qui est des autres fluides, vous devez vous assurer que l’eau de vos pompes côtières atteint vos échangeurs de chaleur sans perte de débit significative dans les canalisations, d’où l’importance d’avoir plusieurs canalisations sur le trajet. Une perte de débit peut être détectée lorsque vos échangeurs de chaleur n’ont pas assez de fluide en entrée, alors que le débit de la pompe côtière est inférieur à 1200 unités/seconde. Si l’idéal est d’avoir simplement de courtes canalisations, vous pouvez également envisager l’utilisation de pompes. Le nombre critique est un maximum de 17 tuyaux entre deux pompes afin de maintenir le débit de 1200 unités d’eau/seconde issu de la pompe côtière. Il est intéressant de noter que les paires de tuyaux souterrains, quelle que soit la distance, ne comptent que pour deux tuyaux. Il faut également s’assurer que la vapeur générée a suffisamment d’espace dans les tuyaux pour passer des échangeurs aux turbines sans refoulement, ce qui n’est normalement pas un problème, sauf pour les énormes centrales nucléaires. En général, il est plus facile d’ajouter des tuyaux entre les échangeurs de chaleur et les turbines que d’ajouter des pompes, comme l’indique ce message de u/warbaque sur Reddit.

Le problème des pompes est qu’elles peuvent prolonger les pannes du réseau électrique si elles ne reçoivent pas suffisamment d’énergie pour pomper l’eau ou la vapeur dans la centrale nucléaire. Ce problème peut être atténué par la mise en place de tampons d’eau dans des réservoirs de stockage juste avant l’entrée dans les échangeurs de chaleur ou il peut être résolu en donnant à toutes les pompes critiques une source d’énergie alternative.

Configuration d’un échangeur de chaleur démontrant la possibilité de séparer les tuyaux de vapeur.
Dans ce message sur Reddit, u/warbaque démontre comment un tuyau de vapeur peut être divisé en deux. Le premier avantage de cette méthode est que deux tuyaux peuvent transporter plus qu’un seul. Le deuxième avantage est que les deux tuyaux sont "plus courts" que le tuyau d’origine, car les paires de tuyaux souterrains ne comptent toujours que pour deux tuyaux. On utilise la numérotation le long des tuyaux pour compter les tuyaux entre l’échangeur de chaleur le plus éloigné et les turbines.

Et pour ce qui concerne le stockage de la vapeur ?

La question de savoir si le stockage de la vapeur est utile fait l’objet d’un débat au sein de la communauté. Il convient de noter que cela n’est pas nécessaire pour le fonctionnement normal d’une centrale, car un rapport correct entre échangeurs et turbines (avec juste plus de turbines qu’il n’en faut) garantit que toute la vapeur produite est consommée lorsque la centrale fonctionne à pleine capacité. Par ailleurs, l’ajout de composants optionnels pour le stockage de la vapeur, surtout à grande échelle, complique la conception de votre installation. Plus important encore, cela a un impact sur les performances, en ajoutant plus de calculs de fluides. L’ampleur de cet impact est sans doute faible comparée à celui des échangeurs de chaleur et des turbines à vapeur, d’après mes examens et ces deux recherches détaillées effectuées par des membres de la communauté technique (voir ci-dessous). En attendant, le stockage de la vapeur offre certains avantages facultatifs, mais c’est à vous de décider si vous préférez ces avantages au prix d’un peu d’espace et de calculs supplémentaires.

Au début de la partie, lorsque l’obtention de l’U235 est longue, le stockage de la vapeur évite le gaspillage de combustible : lorsque votre demande d’énergie est faible, l’excès de vapeur s’accumule dans le système. Si le circuit de vapeur est plein, les chaudières s’arrêtent et la chaleur commence à s’accumuler dans les réacteurs, qui fournissent alors un tampon énergétique supplémentaire jusqu’à 1000°C. Après cela, les réacteurs continuent à accepter et à brûler les piles à combustible quoi qu’il arrive, les gaspillant. Une installation de stockage de vapeur empêche ce scénario, et elle est encore plus efficace si vous configurez les bras d’alimentation en piles à combustible à l’uranium pour qu’ils ne s’activent que lorsque le stockage de vapeur est faible (vous pouvez le faire avec un seul câble rouge/vert entre chaque bras et un réservoir de stockage de vapeur). Cependant, après avoir débloqué le processus d’enrichissement kovarex, les piles à combustible à l’uranium deviennent très faciles à obtenir et donc laisser les réacteurs chauffer et évacuer la chaleur n’est plus une grande préoccupation. Néanmoins, vous pouvez toujours conserver le stockage de la vapeur si vous souhaitez maintenir vos réacteurs en dessous de 900°C pour des raisons de sécurité.

Une autre raison de stocker la vapeur est de créer une “batterie de vapeur” comme une sorte de tampon de puissance : lorsque la demande d’énergie de la centrale nucléaire est inférieure à 100 % de ce que les réacteurs peuvent fournir sous forme de chaleur, le tampon de vapeur est rempli. Ensuite, si votre production de vapeur est interrompue par un déchiqueteur qui fait éclater une conduite d’eau ou par une brève pénurie de combustible dans le réacteur, ce tampon peut faire fonctionner vos turbines pendant quelques secondes ou minutes supplémentaires. Parallèlement, si vous construisez des turbines à vapeur supplémentaires (ou si vous utilisez le ratio généreux de deux turbines par échangeur de chaleur), votre tampon de vapeur peut être utilisé en plus de l’approvisionnement en chaleur du réacteur dans les situations où il y a une demande de puissance élevée temporaire, comme une attaque de déchiqueteurs sur des tourelles laser. Notez que les mêmes objectifs de tampon de puissance peuvent également être atteints en utilisant des accumulateurs. Alors qu’un réservoir de vapeur de 500°C contient autant d’énergie que 485 accumulateurs, les accumulateurs coûtent beaucoup moins cher en performances qu’un système de vapeur étendu. Notez également que chaque turbine à vapeur ajoutée à un réseau électrique est répertoriée comme une capacité électrique supplémentaire dans l’interface graphique du réseau électrique, quelle que soit son alimentation en vapeur. Cela signifie que si vous avez un excès de turbines et un tampon de vapeur vide, vous ne pourrez pas fournir autant de puissance que celle indiquée dans la vue d’ensemble, même si vos réacteurs fonctionnent à pleine capacité.

Rendre votre installation jolie et pratique

Après avoir abordé les aspects scientifiques de la conception d’une centrale nucléaire, nous pouvons maintenant nous pencher sur les aspects artistiques. Bien qu’il puisse sembler qu’il n’y ait pas beaucoup de place pour la créativité en raison de toutes les contraintes mentionnées ci-dessus, vous disposez d’une grande liberté quant à la façon dont vous disposez vos composants. Le plus gros inconvénient ici est le bonus de voisinage, qui rend difficile de préférer toute autre configuration que 2xN. Cependant, si vous êtes prêt à sacrifier une partie de l’efficacité du bonus de voisinage (surtout lorsque le carburant est abondant après avoir débloqué le kovarex), vous pouvez faire preuve de créativité et disposer vos réacteurs en anneaux ou en fractales.

En ce qui concerne les autres composants, vous pouvez faire de nombreux petits groupes d’échangeurs de chaleur avec des turbines attachées directement sans tuyaux, ou vous pouvez avoir tous les échangeurs dans un grand groupe et les turbines dans un autre groupe plus grand. Il existe également plusieurs façons de disposer les conduites de chaleur autour de votre réseau de réacteurs. Voici quelques exemples d’agencement d’une centrale 2x2 :

Toutes ces configurations produisent 480 MW de chaleur alors qu’elles ont des dispositions différentes. Notez que les différences dans le regroupement des échangeurs de chaleur peuvent entraîner une légère modification du nombre total de turbines à vapeur.

Un autre aspect de la conception d’une centrale nucléaire consiste à prévoir le passage à une échelle supérieure dès le départ. Pour ce faire, vous pouvez créer des plans superposés pour une centrale nucléaire progressivement améliorée. Par exemple, vous pouvez réserver un grand espace pour une centrale 2x3, mais ne construire au départ qu’une centrale de démarrage 2x1, comme le montrent les images ci-dessous. Lors de la conception de ces plans, il est plus facile de construire d’abord la plus grande centrale, puis de supprimer sélectivement des parties pour la réduire.

Le chevauchement de mises à niveau n’est qu’un moyen de planifier la conception de grands réacteurs. Vous pouvez également créer des plans d’échangeurs de chaleur et de turbines à placer à chaque fois que vous ajoutez un nouveau réacteur à votre centrale. La version la plus évolutive de ce concept consiste à concevoir des tranches de 2xN centrales entièrement modulables, qui deviennent incroyablement larges en raison de tous les échangeurs et turbines qu’il faut placer côte à côte.

Une section de centrale nucléaire de 2x6 modulable qui produit 1920MW.
Un exemple, de u/warbaque, d’une section de centrale nucléaire 2x6 modulable qui produit 1920MW. Elle est conçue pour être construite au-dessus de l’eau ou en utilisant un type de mod de remplissage d’eau.
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Le nucléaire et les performances

L’énergie nucléaire implique un certain nombre de calculs, mais Factorio dispose d’un moteur magnifiquement optimisé. Dans ce contexte contradictoire, à partir de quand le nucléaire devient-il trop lourd à gérer ? Nous devons remercier les membres de la communauté technique pour avoir répondu à cette question. Notamment, u/flame_Sla sur Reddit a effectué des analyses comparatives et a découvert que l’impact de l’énergie nucléaire sur les performances ne devient perceptible que lorsque l’on travaille à l’échelle de dizaines de GW ou plus.

Une base avec une telle demande d’énergie fonctionne généralement à une échelle de plusieurs milliers d’unités de science par minute. Bien sûr, ces calculs supposent un ordinateur assez puissant et une conception de centrale nucléaire adaptée. Cependant, le bilan est généralement assez élevé pour suggérer que vous n’aurez pas de problème si vous privilégiez l’esthétique aux performances pour vos 5 à 10 premiers GW d’énergie nucléaire.

Néanmoins, certains modèles sont certainement plus performants que d’autres. Dans une autre étude comparative, u/warbaque a comparé différentes installations nucléaires à grande échelle. Sur la base des résultats et des expériences de ces deux membres de la communauté, j’ai compilé cette liste de directives pour rendre vos conceptions de centrales nucléaires aussi respectueuses des performances que possible :

  • Par réacteur, ne construisez que le nombre d’échangeurs de chaleur et de turbines à vapeur dont vous avez besoin - Ces machines représentent la majeure partie des calculs (environ 80 % pour une configuration optimisée), probablement en raison du nombre de machines dont vous avez besoin, mais aussi en raison des calculs qu’elles doivent effectuer. Les différents tests de u/warbaque montrent que le pourcentage d’utilisation des turbines à vapeur affecte leur consommation en calculs, mais que moins de turbines à 100 % d’utilisation donnent de meilleurs résultats que plus de turbines à faible utilisation. Pendant ce temps, certains mods proposent des versions de niveau supérieur de ces bâtiments afin que vous en ayez moins besoin.

  • Réduire l’utilisation des conduites de chaleur - Le gestionnaire de chaleur du jeu s’est avéré être l’autre grand mangeur de calculs (environ 20 % pour une configuration optimisée). Le nombre de connexions de chaleur est le principal facteur à prendre en compte, ce qui signifie que les conduites de chaleur doivent être aussi courtes que possible et n’avoir qu’une seule tuile d’épaisseur.

  • Ravitaillement des réseaux de réacteurs à l’aide de robots ou de convoyeurs cadencés - Bien que les robots semblent moins efficaces en termes de calculs que les convoyeurs, le problème de l’utilisation des convoyeurs est le suivi des bras, c’est-à-dire lorsque les bras essaient d’attraper les objets en mouvement sur les convoyeurs. Ce problème se produit souvent lorsque vous avez un long convoyeur desservant de nombreux réacteurs. Il entraîne une surcharge de 6 % des calculs dans une configuration optimisée. Le moyen de contourner ce problème est d’utiliser des robots pour livrer les piles à combustible. Vous pouvez aussi utiliser un convoyeur qui ne fait pas de boucle et des bras qui sont “cadencés”, c’est-à-dire qu’ils sont synchronisés à l’aide de réseaux logiques de sorte qu’ils prélèvent du convoyeur tous en même temps et attendent ensuite que le convoyeur se remplisse à nouveau avant de pouvoir recommencer.

  • Minimiser l’utilisation des entités fluides, en particulier les pompes - Dans une configuration optimisée, le système fluide représente moins de 1 % de la consommation en calculs. Par contre, une installation avec des tuyaux de vapeur sous pression (une pompe pour deux échangeurs) a un surcoût de 15 %. Il est donc préférable d’utiliser très peu de pompes, et par la suite, on peut même envisager de supprimer les réservoirs de stockage (en commençant par le stockage de la vapeur).

  • Donner la priorité à l’optimisation de ce qui prend le plus de temps - Dans Factorio, le gestionnaire de chaleur, le gestionnaire de fluides et le réseau électrique sont simulés pour la plupart en parallèle. Par conséquent, la plus lente de ces trois catégories provoque le goulot d’étranglement des performances, tandis que les deux autres ont moins d’impacts. Vous pouvez vérifier cela en ouvrant les paramètres de débug avec la touche F4 et en sélectionnant “show-time-usage” et en regardant quelle catégorie prend le plus de temps de mise à jour en lisant sa moyenne (la première valeur sur sa ligne). Sur cette base, vous pouvez déterminer ce qu’il faut ajouter ou supprimer de vos conceptions. Par exemple, si le gestionnaire de fluides coûte comparativement peu de temps, vous pouvez ajouter plus de stockage de vapeur sans vous inquiéter.

  • Si vous voulez construire une mégabase, passez éventuellement à l’énergie solaire - En fin de compte, le nucléaire ne peut pas rivaliser avec le solaire, dont les calculs sont plus simples et les performances parfaitement optimisées. Cependant, comme l’énergie solaire est plus chère que l’énergie nucléaire en termes de coûts d’installation et d’utilisation de l’espace, commencer votre production d’énergie à grande échelle avec quelques GW d’énergie nucléaire vaut toujours la peine, car l’impact sur les performances à cette échelle est faible.

Compte tenu de ces directives, vous remarquerez que les conceptions présentées dans les images précédentes ne sont pas les plus conviviales pour les performances. Ils n’ont pas besoin de l’être, à moins que vous n’ayez l’intention d’en construire plusieurs exemplaires. Néanmoins, voyons comment le design change lorsque nous appliquons ces directives.

Pour optimiser le système, nous avons supprimé les conduites de chaleur non essentielles et le stockage de la vapeur. Nous avons également réduit le nombre de turbines à vapeur afin de respecter le ratio de 1,718 avec les échangeurs de chaleur.

Conclusion

Après avoir passé en revue les mécanismes de l’énergie nucléaire, j’espère qu’il est maintenant plus facile de s’y intéresser, qu’il est plus pratique que vous ne le pensiez et qu’il est plus amusant de le bricoler ! Je suis heureux que Wube ait rendu la mécanique si intéressante et je dois faire l’éloge de notre merveilleuse communauté de bricoleurs (en particulier u/warbaque et u/flame_Sla sur Reddit) pour avoir partagé leurs découvertes, outils et guides qui ont rendu cet article possible.

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