- Un simulateur virtuel de réacteur nucléaire proposé par le Dalton Nuclear Institute de l’University of Manchester, qui permet de découvrir le processus de production d’électricité d’un Pressurised Water Reactor (PWR)
- Le joueur saisit un pseudonyme de 2 à 4 caractères et peut suivre une visite guidée ou commencer directement ; au cours de la partie, un Brain Challenge et un choix pour le Day 2 sont proposés
- L’objectif est d’exploiter le réacteur pendant une journée en fonction de la demande nationale d’électricité ; l’écran de résultats indique, sous forme de score, si la demande et la production ont correspondu
- À titre de comparaison pédagogique, le simulateur montre qu’une centrale nucléaire utilise environ 118 kg de combustible nucléaire par jour, tandis qu’une centrale à charbon a besoin de 14 000 000 kg de charbon
- À travers ce jeu d’exploitation d’un réacteur, le simulateur fait découvrir les thèmes éducatifs du Dalton Nuclear Institute, comme les sciences et l’ingénierie nucléaires, le démantèlement de centrales, les nouveaux réacteurs, l’amélioration des combustibles et la fusion nucléaire
Structure du simulateur
- Il s’agit d’un simulateur web proposé par le Dalton Nuclear Institute de l’University of Manchester
- Il porte sur un Pressurised Water Reactor (PWR) ; l’écran affiche un schéma 2D de PWR ainsi que des informations complémentaires
- Avant de commencer, il est possible de saisir un pseudonyme de 2 à 4 caractères
- Les champs facultatifs comprennent le statut d’enseignant, le pays, le code postal, la tranche d’âge éducative et la matière enseignée
Déroulement du jeu et éléments pédagogiques
- Le jeu consiste à fournir de l’électricité avec le réacteur pendant une journée ; après la partie, le score et les résultats sont affichés
- À la fin, un message indique que le réacteur a fourni de l’électricité
- Un message de résultat peut indiquer que la demande de la journée et la production d’énergie ne correspondaient pas
- Ensuite, il est possible de poursuivre avec le Day 2 ou d’augmenter son score via le Brain Challenge
- Si le Brain Challenge est lancé, la partie en cours se termine et il n’est plus possible de continuer le Day 2
- Une comparaison des quantités de combustible utilisées est également fournie
- Centrale nucléaire : environ 118 kg de combustible nucléaire par jour
- Centrale à charbon : 14 000 000 kg de charbon par jour
- Le Dalton Nuclear Institute est un centre universitaire britannique consacré aux sciences et à l’ingénierie nucléaires, axé sur l’assainissement environnemental, le démantèlement sûr d’anciens sites nucléaires, la conception de nouveaux réacteurs, l’amélioration des combustibles, le développement de la production d’énergie par fusion nucléaire et la formation de la prochaine génération de spécialistes du nucléaire
1 commentaires
Avis de Hacker News
Étrange ! C’est un collègue, avec qui je suis toujours ami, qui l’a créé vers 2012-2013. Plus précisément, il s’agissait de porter vers WebGL, qui était alors une technologie relativement nouvelle, un ancien programme écrit à l’origine en Delphi/Pascal et utilisant des appels OpenGL bruts.
Si j’ai bien compris, la principale raison de le porter sur des plateformes modernes était de pouvoir le faire tourner lors d’événements interactifs, par exemple dans des écoles. Il était davantage optimisé pour le fun que pour le réalisme, et je me souviens que de vrais ingénieurs du nucléaire se plaignaient en disant : « la demande ne changerait jamais aussi vite dans une centrale commerciale ».
https://en.wikipedia.org/wiki/Scram_(video_game)
Le système de contrôle automatique ne fonctionnait pas bien, donc l’exploitation se faisait en manuel, et le simulateur de formation tournait 10 fois plus vite que la réalité ; nous pouvions tous nous y essayer. Même à vitesse accélérée, ce n’était pas difficile, et si l’opérateur perdait le contrôle, plusieurs systèmes de sûreté automatiques étaient prêts à arrêter le tout avant qu’il ne se passe quelque chose de grave.
En réalité, un humain ne tourne pas des cadrans du genre « plus de vapeur » ou « augmenter la puissance du réacteur » ; ces aspects sont évidemment gérés par des contrôleurs PID et du logiciel. L’humain surveille la situation et suit des check-lists quand le logiciel ne réagit pas correctement.
Ça me rappelle une idée de jeu à laquelle je pense depuis longtemps.
J’aimerais créer un jeu où le joueur assemble différents composants pour construire un moteur ou un système. Concevoir le système nécessaire serait déjà un puzzle en soi, mais ensuite il faudrait montrer qu’on peut contrôler le système malgré diverses pannes de composants, à l’aide de capteurs, d’interrupteurs, etc. Peut-on construire un réacteur ? Si quelque chose tombe en panne, peut-on déterminer ce qui est cassé en ne regardant que les capteurs qu’on a placés ? Peut-on réparer le système avec les interrupteurs qu’on a disposés ?
Ce que je préférais toujours dans les simulateurs de vol, c’étaient les équipements avioniques simulés. J’adore appuyer sur des boutons virtuels et regarder des instruments virtuels.
Le formateur entaillait très légèrement, au cutter, une piste de circuit imprimé quelque part dans la machine, et nous devions écrire du code de débogage, utiliser un oscilloscope, un multimètre, etc. pour isoler la panne. On réparait avec une goutte de soudure ; c’était extrêmement amusant et très formateur. J’aimerais qu’il existe un jeu en ligne ou un simulateur logique permettant de faire quelque chose de similaire.
Je l’ai réessayé sur un site d’archives en ligne, et il était toujours aussi amusant que dans mon souvenir.
Dans des CTF plus avancés comme NetWars, il faut parfois corriger les failles et aussi se défendre contre les concurrents.
Le premier simulateur de centrale nucléaire que j’ai essayé était un programme texte primitif qui tournait sur DEC 11/780. Pour gagner, il fallait atteindre une moyenne donnée en MWh à chaque tour, c’est-à-dire sur des périodes de quelques jours.
Le laisser simplement allumé semblait facile, mais il y avait un piège. Le jeu simulait une fatigue normale : plus on le faisait tourner longtemps, plus la probabilité de problèmes augmentait, et plus on l’exploitait à forte puissance, plus la fatigue s’accumulait rapidement. Il fallait arrêter périodiquement le réacteur pour maintenance, et plus on le faisait tourner longtemps, plus les périodes de maintenance devenaient longues. Pour réussir, il fallait trouver le bon équilibre entre temps de fonctionnement, production électrique et arrêts de maintenance nécessaires.
Comme j’avais appris enfant comment un réacteur produit de l’électricité, j’ai été surpris, pas plus tard que l’an dernier, de découvrir que certaines personnes ignorent que les réacteurs chauffent de l’eau pour produire de la vapeur, comme les autres centrales. Cela dit, imaginer qu’un réacteur produit directement de l’électricité à partir de la réaction est aussi un modèle mental assez raisonnable.
Bien sûr, il existe aussi les générateurs thermoélectriques à radio-isotopes, ainsi que https://en.wikipedia.org/wiki/Betavoltaic_device.
Je peux clairement attribuer à ce jeu le mérite d’avoir nourri mon obsession malsaine pour le nucléaire. Ma mauvaise habitude d’appuyer sur des boutons pour voir ce qui se passe vient probablement de là aussi.
[1] https://www.mobygames.com/game/62490/the-oakflat-nuclear-pow...
Ancien opérateur de réacteur de sous-marin de l’US Navy.
La partie sur le réglage de la puissance vapeur m’a semblé un peu étrange. Dans un sous-marin, la vapeur utilisée pour la propulsion écrase toutes les autres charges vapeur, donc il y a une personne dédiée à la commande des throttles pour la contrôler.
Cette simulation est simplifiée, mais pas mauvaise. Elle cache toutefois quelques aspects vraiment intéressants des réacteurs refroidis et modérés à l’eau. Le plus intéressant est que le réacteur possède une forme d’autorégulation grâce au coefficient de réactivité négatif en température de l’eau.
Quand un atome d’uranium 235 absorbe un neutron qui se promenait, il devient instable, se scinde et émet davantage de neutrons. Seule une toute petite partie d’entre eux est absorbée par les atomes d’uranium 235 voisins, ce qui est en fait une bonne chose. La plupart quittent le combustible, et certains rebondissent dans l’eau environnante. Les neutrons sont alors ralentis, et certains reviennent dans le combustible, où ils sont absorbés et provoquent des fissions supplémentaires.
Par exemple, si 1 000 fissions ont lieu et que, parmi les neutrons produits, 800 sont absorbés par d’autres atomes d’uranium 235, il n’y aura que 800 fissions supplémentaires. La réaction ne s’entretient pas d’elle-même : le réacteur est sous-critique.
Si 1 000 fissions produisent 1 200 absorptions de neutrons et réactions, cela donne au final 1 200 fissions. Le nombre de fissions augmente : le réacteur est surcritique.
Si 1 000 fissions aboutissent à l’absorption de 1 000 neutrons, qui provoquent à nouveau 1 000 fissions, le réacteur est critique. Dire qu’un « réacteur est critique » signifie que le nombre de fissions s’entretient de lui-même, sans augmenter ni diminuer.
Le nombre de neutrons qui reviennent vers le combustible peut être modifié via la densité de l’eau. Plus l’eau est dense, plus un neutron a de chances de percuter une molécule d’eau et de revenir vers le combustible.
La densité de l’eau varie avec la température. Quand l’eau est froide, elle devient plus dense, et les neutrons ont davantage de chances de revenir vers le combustible.
La température de l’eau varie avec la quantité de chaleur qu’on lui retire en consommant plus ou moins de vapeur.
En mettant tout cela ensemble, plus la demande en vapeur augmente, plus on retire de chaleur à l’eau. De l’eau plus froide entre alors dans le réacteur, et cette eau froide réfléchit davantage de neutrons. Plus de neutrons signifie plus de fissions, et plus de fissions signifie plus de chaleur. Cette chaleur réchauffe l’eau, ce qui atténue l’augmentation des fissions jusqu’à atteindre un équilibre.
Si la puissance est trop élevée, la température du fluide caloporteur augmente et la puissance baisse. Si la puissance est trop faible, la température du fluide caloporteur baisse et la puissance augmente. C’est pourquoi l’eau est un excellent fluide caloporteur et modérateur.
Je me demande si c’est réellement le cas et, si oui, si c’est un problème qu’on peut atténuer.
Cela fait des décennies que je n’ai pas replongé dans les détails de différentes conceptions de réacteurs. À l’époque, je n’avais pas vraiment été exposé à des concepts comme la « théorie du contrôle », ni à des domaines comme « l’ingénierie système » ou le « génie chimique » — ces disciplines qui combinent des lois et propriétés simples de l’énergie et de la matière pour construire des systèmes robustes, ou au moins pratiques.
J’avais lu des choses sur l’accident de Tchernobyl et l’emballement, l’injection d’énormes quantités d’eau, l’état proche du point d’ébullition, les vides de vapeur, etc., mais le lien entre température et densité ne m’avait jamais frappé aussi clairement.
J’aime vraiment ce côté « comment tout s’imbrique ». Le moment où ce qui ressemble à des lois sèches et mortes se transforme en systèmes utiles. Même quand les profs donnaient des devoirs qui semblaient pratiques, qui, à 15 ans, aurait eu envie de comparer le poids d’un canard et celui d’une sorcière pour déterminer l’inflammabilité et la sorcellerie ? ;)
Par « lois », j’entends ici des modèles simplifiés de la matière et des processus physiques, valables sous certaines hypothèses et prémisses, comme l’échelle ou le référentiel.
Aujourd’hui, cela peut sembler complètement sorti de nulle part, mais on apprenait vraiment ça à l’école en Allemagne. Pas dans les moindres détails, mais on avait deux heures de cours pour chaque type de réacteur.
Ce dont je me souviens encore, c’est qu’on peut généralement identifier le type de réacteur rien qu’à la forme du bâtiment.
https://www.bbc.co.uk/bitesize/guides/zyqnrwx/revision/2
Génial. Ça me rappelle Three Mile Island de Muse Software sur Apple II, l’un des premiers jeux de simulation vraiment cool auxquels j’ai joué enfant. Le sentiment que j’ai eu en maîtrisant cette simulation était incroyable à l’époque.
Manuel
https://archive.org/details/ThreeMileIslandAppleIIManual
Le jeu. À noter : la sauvegarde/réinitialisation de l’état dans la vue 7 semble cassée, donc mieux vaut l’éviter.
https://archive.org/details/a2_Three_Mile_Island_Special_Ver...
Voici un lien vers une vidéo d’une version ZX81 du même genre.
https://youtu.be/tB6CC8UbJLU
À 12 ans, j’y suis allé avec un seul objectif : tout faire exploser.
Ce fichu système de sécurité gâchait mon plaisir.
Mon simulateur nucléaire classique préféré est SIMULA-C de Ralph Reuhl. Aujourd’hui, je ne trouve plus que ce rapport[1], mais le code source en C et l’exécutable MS-DOS avaient tous deux été publiés
À l’époque où je connaissais encore l’URL, la Wayback Machine pouvait récupérer le fichier .exe, mais pas l’archive des sources. Quelqu’un s’en souvient ? Il y a des captures d’écran à la fin du PDF
[1] https://inis.iaea.org/search/search.aspx?orig_q=RN:29043408
https://web.archive.org/web/20020928111017/http://www.simula...
C’est propre. Mais que contrôle exactement le levier du générateur de vapeur ? La pompe du bas ? Les barres de contrôle bougent sur le schéma, donc c’est plus clair