聚变反应堆 (Fusion Reactor)

摆放方式

聚变反应堆摆放示意图如下(所有的电磁体都可以换成透明聚变电磁体):

第一步

在核心外一圈围上电磁体,并用聚变连接器连接。注:由于安装了 [CTM] 连接纹理,图中的电磁体纹理会连接。

磁环的大小等于聚变连接器数量 + 1,最大为 24。尺寸越大,需要的电磁体越多。若单个方向上的聚变连接器数量为 x,需要的电磁体数量为 y,则 y = 96 + 32x。图中展示的是一个磁环大小为 4 的聚变反应堆的搭建方式。磁环的最小和最大尺寸限制可分别通过配置 fusion_min_size fusion_max_size 来调整,详见此教程

聚变反应堆-第1张图片

第二步

完善外圈磁环。将电磁体摆成类似于导管的结构(导管内部不能够放置任何方块),绕核心一圈。如下图:

聚变反应堆-第2张图片


聚变反应堆-第3张图片第三步

给所有电磁体充电。能量充足时,电磁体外圈纹理会变绿。待电磁体全部变为绿色,即代表聚变反应堆结构完成。如下图:

在启动状态下,每个电磁体都会持续恒定消耗 200 RF/t。相邻的电磁体间会互相通电,最远的传输距离为 8 格。

(图中使用[Mek]通用机械创造能量立方终极通用线缆传输能量)

聚变反应堆-第4张图片

GUI

对准聚变堆核心按下使用键(默认为鼠标右键)来打开其 GUI,如下图(外框颜色为后期处理效果):聚变反应堆-第5张图片

从左至右分别代表:能量缓存量温度发电效率燃料储存量反应堆状态产物储存量

右下侧的四个按钮由上到下分别代表“防止输入溢出”“清空残留液体”“清空输出溢出”“效率/热比较器”

防止输入溢出

默认情况下,注入同一种流体时,当上侧槽位被注满且下侧槽位为空时,未被注入的流体会被自动注入到下侧槽位。开启后将会避免这种情况的发生。

清空残留液体

开启后,当反应堆因某一槽位的燃料消耗殆尽而停机时,另一输入槽中的燃料也会被自动清空。

清空输出溢出

默认情况下,当输出槽中的某个槽位满时,反应堆将自动停机。开启后,反应堆将不会因此停机,多余的产物将会被自动销毁。

效率/热比较器

这个按钮外观默认为蓝-黑的渐变色,此时当红石比较器后方与反应堆核心相邻时,会根据其效率高低输出红石信号。点击后按钮会变成红-绿渐变色,此时根据其温度高低输出红石信号。

使用方法

为表述方便,下文会将磁环大小设为 𝑛,温度设为 𝑇,单位为 kK;效率为 𝜂(%);实际发电功率设为 𝑃。当前处理配方的基础耐久、热变量常数和基础产能功率分别记作 𝑡、𝑇𝑟 和 𝑃𝑟

启动聚变堆

首先,需要将聚变燃料手动放入或通过流体管道通入。通入时,流体会被优先输入到上侧流体槽(在 1.7.10 版本中,需要将聚变燃料装入已被移除的空流体单元空单元中后加入,而且会连同单元一起消耗)

可使用的燃料有氦-3熔融锂-6熔融锂-7熔融硼-11。这些聚变燃料都属于流体。

然后,向聚变堆核心通电来使其升温。核心在每刻都会消耗其缓存中所有的能量来升温,设消耗的能量为 𝑊,则有

Δ𝑇 = 𝑊 ÷ (𝑛 + 2) × 10-4

另外,此处温度的变化量还会与 fusion_heating_multiplier(默认为 1.0)相乘。

聚变反应堆核心的最大缓存能量值为 7,286,400 RF。该值实际为聚变堆配方中所有的燃料组合中最高的基础产能功率(默认配置下为氢-氦3聚变的 303.6 kRF/t)、最大磁环大小限制(默认配置下为 24)与 100 的乘积。

当 𝑇 > 8,000 kK 时,核心将会自动开机(在 1.7.10 版本中,𝑇 需要达到 10 MK 且要给予红石信号才能够启动)。核心运行时内部会旋转。

聚变过程

反应刚开始时,温度 𝑇 会上升得非常快,与此同时效率 𝜂 开始缓慢提升,效率公式如下:

𝜂 = 100 × (7.415 × e(-𝑇 ÷ (1 000 × 𝑇𝑟)+ tanh(𝑇 ÷ (1 000 × 𝑇𝑟) - 1))2 , 𝑇 ∈ [8 × 103 kK , 2 × 107 kK]

𝑇 在每刻的升高量受 𝜂 的影响:

Δ𝑇 = (100 - 0.9𝜂) ÷ 2

另外,此处的 Δ𝑇 还会与配置值 fusion_heat_generation(默认为 1.0)相乘。

与此同时输出功率 𝑃 也会开始提升,且该值同样受 𝜂 的影响:

𝑃 = 𝜂𝑛𝑃𝑟

由此推导:

  • 当聚变过程刚刚开始时,𝜂 ≈ 0%,𝑇 的提升速度接近 50 kK/t,其实因为效率公式常数不准确的原因,升温时最低温度变化率约为 4 984 K/t;

  • 随后,随着 𝑇 的升高,升温速度逐渐降低至 5 kK/t,直至 𝜂 达到 100%,𝑃 达到最大值 𝑃𝑟,此时 𝑇 的数值即被称作此配方的最佳温度。𝑇𝑟 决定了燃料组合的最适温度,热变量常数越高,最适温度越高;

    • 事实上通过上述公式,可得 𝜂 的最大值能够超过 100%(大约为 100.034%),且此最值与 𝑇𝑟 无关。在游戏实际计算中,𝜂 超过 100% 时将会被直接视作 100%,因此我们将 𝜂 ≥ 100% 时 𝑇 的范围称作最佳温度区间。各配方的最佳温度区间见后文;

  • 𝑇 超过最佳温度后,若不作任何冷却处理,𝜂 和 𝑃 将会重新降低,𝑇 的提升速度又会重新加快。

下图直观地反映了上述变量与温度之间的关系(以氢-氢聚变为例,𝑇𝑟 = 3 635)。

聚变反应堆-第6张图片上述曲线的示意图(以 H-H 聚变为例 ),其中绿色为效率 (𝜂) 曲线,橙色为温度变化率 (Δ𝑇) 曲线

在聚变过程中,每隔一段时间,聚变反应堆会消耗一次燃料,并生成一次产物。该时间间隔为 (𝑡 ÷ 𝑛) tick。

在聚变过程中,电磁环内部将会出现等离子体。每个等离子体方块会产生 2.187 5 μRad/t 的辐射,且当等离子体接触到未通电的电磁体时会产生爆炸。因此,如果电磁体突然断电,电磁环会爆炸。你也可以用泵抽出来做陷阱

此外,在聚变过程中使用不同的燃料组合时,反应堆核心自身也会产生辐射,具体辐射量见下表。

(1.7.10 版本中,不会输出中子流体,需要将已被移除的空胶囊放入堆芯,然后在一定时间后将其转化为中子胶囊。)

聚变产物将以流体形式输出(1.7.10 版本中为装在已被移除的空流体单元中输出,并且聚变可能会带来更多的单元或消耗单元,不过也可以实现收支平衡,这取决于配方)

在聚变过程中,核心自身不会消耗能量,其产出的能量可以使用其它模组中的能量导线导出。

控制温度

若在其它条件都满足的情况下,𝑇 达到最佳温度后不加以限制,则会持续升高。当 𝑇 ≥ 20,000 MK 时,反应堆将无法正常运行,表现为核心和电磁环在一瞬间熔毁,变为熔岩(在 1.7.10 版本中,表现为等离子体暴露,然后不定期发生小爆炸,直到把等离子炸完为止,一般电磁体也会被炸毁),同时立即释放出 8𝑛 倍于当前燃料组合辐射强度的辐射,与配置值 fusion_meltdown_radiation_multiplier(默认为 1.0)的乘积。因此,如果输入燃料的最佳温度高于 20,000 MK,则反应堆会面临熔毁的危险。

如果想要控制温度,控温系统是一个较好的选择。可以通过下列方式实现控温。

红石控制

红石比较器放置于反应堆核心边上,并设置效率/热比较器为检测效率,即可使之根据效率值发出红石信号。当效率达到一定限度时,核心会输出 15 级信号。该限度默认为 90%,可通过配置值 fusion_comparator_max_efficiency 修改。用红石线绕核心一圈,达到 15 个长度后直接接到反应堆核心上,就可以将效率保持在较高的值(在 1.7.10 版本中,还需要再将信号反转)。效率低于该限度时,信号强度与效率成正比例关系。设该限度值为 𝜂𝑚(%),则此时效率 𝜂 与信号强度 𝑅 的关系式:

𝑅 = ⌊𝜂 ÷ 𝜂𝑚 × 15⌋, 0 ≤ 𝜂 ≤ 𝜂𝑚, 0 ≤ 𝑅 ≤ 15

若设置效率/热比较器为检测温度,即可使之根据反应堆核心温度与温度上限的比值来发出红石信号。温度 𝑇 与信号强度 𝑅 的对应表如下(单位为 MK ,不保留小数):

𝑅 = 0𝑅 = 1𝑅 = 2𝑅 = 3
𝑇 ∈ [0, 1 333)𝑇 ∈ [1 333, 2 667)𝑇 ∈ [2 667, 4 000)𝑇 ∈ [4 000, 5 333)
𝑅 = 4𝑅 = 5𝑅 = 6𝑅 = 7
𝑇 ∈ [5 333, 6 667)𝑇 ∈ [6 667, 8 000)𝑇 ∈ [8 000, 9 333)𝑇 ∈ [9 333, 10 667)
𝑅 = 8𝑅 = 9𝑅 = 10𝑅 = 11
𝑇 ∈ [10 667, 12 000)𝑇 ∈ [12 000, 13 333]𝑇 ∈ [13 333, 14 667)𝑇 ∈ [14 667, 16 000)
𝑅 = 12𝑅 = 13𝑅 = 14𝑅 = 15
𝑇 ∈ [16 000, 17 333)𝑇 ∈ [17 333, 18 667)𝑇 ∈ [18 667, 20 000)𝑇 ≥ 20 000

在实际操作中,这种方式并不如检测效率调控得精确。

液冷器

将液冷器放置在反应堆磁环边上,通入流体后即可提高主动冷却速率。只需使它的主动冷却速率达到 5 kK/t,就可以保持 100% 的效率运行。

液冷器的实际冷却效率 = 基础冷却效率 ÷ 𝑛。若某一液冷器的中心对称位置也有一个液冷器,那么冷却速率会提高到原来的四倍。

基础冷却效率可以从液冷器条目中查询。

OC 电脑控制

这样做可以将反应效率控制在任意值,但是实现较为昂贵复杂。

教程正在来的路上……?

停止聚变

当燃料停止供应或产物无法输出时,反应堆将自动停机,𝑃 降为 0,同时 𝑇 会快速降低,温度越高,降低速度越快。若 𝑇 > 0.299 49(常温的 1.005 倍),则每刻的温度减少量为

Δ𝑇 = (𝑇 ÷ 105) × lg(1 000 × (𝑇 - 0.298))

𝑇 不会低于 0.298 kK(即室温)。

如果核心接收到红石信号,也会停止运行。(1.7.10 中则是撤掉红石信号停止反应)

值得注意的是,等离子体并不会在反应堆停机的那一刻消失,而是要等待直到温度低于 8,000 kK 时才会消失。因此,反应堆停机时不能立刻给磁环断电,而是要等待降温直到温度足够低时才能安全断电。

你也可以在反应堆停机后直接安全地破坏聚变堆核心,但是如果这样做,等离子体仍然会残留在磁环内部。此时若想给磁环安全断电,你需要事先手动清除这些等离子体,或是重新放下聚变堆核心,将它的温度重新升至 8 000 kK 以上后立刻让它降温以达到清除等离子体的目的。

聚变配方数据(≥v2.17)

提示

  • 若最佳温度超过 20 000 MK,则 [红色方括号] 内的数值表示 𝑇 = 20 000 MK 时的数据;

  • 各配方的基础耐久、热变量常数、基础产能功率和辐射强度均可分别通过配置值 fusion_fuel_timefusion_heat_variablefusion_power fusion_radiation 来修改。

燃料1/B燃料2/B产物1产物2产物3产物4基础耐久 𝑡/t热变量常数 𝑇𝑟最佳温度/MK最佳温度区间/MK最大效率功率 𝑃𝑟/kRF·t-1最佳总产能 (𝑃𝑟·𝑡)/kRF辐射强度/μRad·t-1
氘 × 1 B


1003 6354 430(4 376, 4 485]100.0%44.24 4200.004 921 875
氦-3 × 1 B


1501 0221 245(1 230, 1 261]100.0%112.316 8450.004 921 875
氦-3 × 1 B中子流体 × 10 mB

2004 9646 049(5 976, 6 125]100.0%0.036258.598 671 875
氦-3氦 × 1 B


2002 7403 339(3 298, 3 381]100.0%303.660 7200.004 921 875
锂-6氦 × 1 B氚 × 1 B

3505 9727 278(7 189, 7 369]100.0%35.112 285179.692 421 875
锂-7氦 × 2 B


4004 1615 071(5 009, 5 134]100.0%133.053 2200.004 921 875
硼-11氦 × 3 B


60013 43216 370(16 169, 16 573]100.0%44.426 6400.004 921 875
氢 × 0.5 B氚 × 0.5 B氦-3 × 0.5 B中子流体 × 5 mB2009491 156(1 142, 1 171]100.0%50.710 140129.301 796 875
氦 × 1 B中子流体 × 10 mB

250670816(807, 827]100.0%172.643 150258.598 671 875
氦-3氢 × 1 B氦 × 1 B

2502 1602 632(2 600, 2 665]100.0%225.256 3000.004 921 875
锂-6氦 × 2 B


4003 9544 818(4 760, 4 879]100.0%171.668 6400.004 921 875
锂-7氦 × 2 B中子流体 × 10 mB

4504 1315 034(4 973, 5 097]100.0%85.938 65578.911 171 875
硼-11氦 × 3 B中子流体 × 10 mB

65013 85316 883(16 676, 17 093]100.0%26.11 69778.911 171 875
氦 × 1 B中子流体 × 20 mB

300736897(886, 908]100.0%90.12 703517.192 421 875
氦-3氢 x 1 B氦 × 1 B中子流体 × 10 mB
3002 1372 604(2 572, 2 637]100.0%109.932 97078.911 171 875
锂-6氦 × 2 B中子流体 × 10 mB

4504 0794 971(4 910, 5 033]100.0%91.541 17578.911 171 875
锂-7氦 × 2 B中子流体 × 20 mB

5004 5225 511(5 443, 5 580]100.0%43.521 750157.817 421 875
硼-11氦 × 3 B中子流体 × 20 mB

70027 25433 215(32 807, 33 168]78.2%0.7 [0.547]490 [383.209]157.817 421 875
氦-3氦-3氢 × 2 B氦 × 1 B

3005 4206 605(6 524, 6 688]100.0%131.539 4500.004 921 875
锂-6氢 × 1 B氦 × 2 B

4507 8009 506(9 389, 9 624]100.0%115.151 7950.004 921 875
锂-7氘 × 1 B氦 × 2 B

5007 9379 673(9 554, 9 793]100.0%72.736 3500.004 921 875
硼-11氘 × 1 B氦 × 3 B

70024 26629 574(29 210, 29 941]86.0%14.0 [12.035]9 800 [8 425.668]0.004 921 875
锂-6锂-6氦 × 3 B


60011 26813 732(13 564, 13 903]100.0%106.864 0800.004 921 875
锂-7氦 × 3 B中子流体 × 10 mB

65011 92714 536(14 357, 14 716]100.0%55.235 88078.911 171 875
硼-11氦 × 4 B中子流体 × 10 mB

85030 39937 048(36 593, 37 058]70.4%15.7 [11.048]13 345 [9 391.143]78.911 171 875
锂-7锂-7氦 × 3 B中子流体 × 20 mB

70013 63016 611(16 407, 16 818]100.0%22.916 030157.817 421 875
硼-11氦 × 4 B中子流体 × 20 mB

900166 414202 813(200 323, 205 334]4.7%0.045 [0.002]40.5 [1.911]157.817 421 875
硼-11硼-11氦 × 5 B中子流体 × 20 mB

1 100293 984358 287(353 888, 362 740]1.6%0.005 [0.000 08]5.5 [0.088]157.817 421 875

通过观察能够发现大致规律:燃料越重,反应越持久,产能越低,最佳温度越高。有中子流体产出的核聚变通常具有更高的辐射强度。

历史

版本内容
v0.7加入聚变反应堆,此时无需搭建磁环即可直接使用。
v1.4现在聚变反应堆需要磁环才能够运行。
v2.3修改了效率公式。此前的效率公式为 𝜂 = 742.0 × e(-𝑇 ÷ (1 000 × 𝑇𝑟)+ tanh(𝑇 ÷ (1 000 × 𝑇𝑟) - 1)。
修改了运行状态下温度升高速度的计算公式,将 Δ𝑇 = (100 - 0.94𝜂) ÷ 2 改为 Δ𝑇 = (100 - 0.9𝜂) ÷ 2.2。
v2.8再一次修改了运行状态下温度升高速度的计算公式,将 Δ𝑇 = (100 - 0.9𝜂) ÷ 2.2 改为 Δ𝑇 = (100 - 0.9𝜂) ÷ 2。
聚变堆启动过程中温度变化量现在受磁环尺寸的影响。此前每 1 RF 能量恒定转化为 0.05 K 温度,每刻能量消耗量不超过 800 kRF。
v2.10c微调了核心自然冷却的温度下限值,由 0.3 kK 下调至 0.299 49 kK。
v2.11聚变堆启动过程中温度变化量现在由 fusion_heating_multiplier 决定,而不再受 fusion_heat_generation 影响。
v2.12k修改了核心最大缓存能量值的计算方式,因数从 600 降至 100,缓存值也从 2,304,000 RF 降至 384,000 RF。
v2.14c核心能够根据效率或温度来产生红石信号了。
v2.17修改了各配方的基础耐久、热变量常数和基础产能功率。此前的配方数据见后文。
由于配方产能数据发生改变,核心最大缓存能量值也相应发生了改变,即从 384,000 RF 提升至 7,286,400 RF。
v2.18b更新了音效。
v2.18zzz将液冷器的实际冷却效率提升一倍。

聚变配方数据(<v2.17)

燃料1/B燃料2/B基础耐久 𝑡/t热变量常数 𝑇𝑟最佳温度/MK最佳温度区间/MK功率 𝑃𝑟/kRF·t-1最佳总产能 (𝑃𝑟·𝑡)/kRF
1002 1402 608(2 576, 2 640]444 400
208.31 3801 681(1 661, 1 702]428 749
312.54 7005 728(5 657, 5 799]165 000
氦-3312.54 8205 874(5 802, 5 947]165 000
锂-61 2505 6606 897(6 813, 6 983]6480 000
锂-71 2504 5505 545(5 477, 5 614]2430 000
硼-116254 6405 655(5 585, 5 725]9660 000
312.54 7805 825(5 754, 5 897]11235 000
156.3670816(807, 827]16025 008
氦-35002 3702 888(2 852, 2 964]12864 000
锂-61 2505 9557 257(7 168, 7 347]1620 000
锂-75005 3356 502(6 422, 6 582]12060 000
硼-112 5007 3458 951(8 841, 9 062]820 000
833.33 8754 722(4 664, 4 781]4839 998
氦-31 2505 0706 179(6 103, 6 255]3240 000
锂-61 2507 8109 518(9 401, 9 630]810 000
锂-76 2507 5109 152(9 040, 9 266]425 000
硼-113 1258 0609 823(9 702, 9 945]618 750
氦-3氦-3833.36 8008 287(8 185, 8 390]9679 997
锂-62 5008 0609 823(9 702, 9 945]410 000
锂-76258 80010 725(10 593, 10 858]11270 000
硼-111 25012 50015 234(15 047, 15 423]2430 000
锂-6锂-62 5008 50010 359(10 232, 10 487]615 000
锂-72 5009 20011 212(11 074, 11 351]410 000
硼-115 00013 00015 843(15 648, 16 040]420 000
锂-7锂-75 00012 00014 625(14 445, 14 806]315 000
硼-112 50011 00013 406(13 241, 13 572]410 000
硼-11硼-115 00014 00017 062(16 852, 17 274]210 000

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