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DE1154578B - Process for harnessing thermal energy from exothermic nuclear reactions - Google Patents

Process for harnessing thermal energy from exothermic nuclear reactions

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Publication number
DE1154578B
DE1154578B DEE17146A DEE0017146A DE1154578B DE 1154578 B DE1154578 B DE 1154578B DE E17146 A DEE17146 A DE E17146A DE E0017146 A DEE0017146 A DE E0017146A DE 1154578 B DE1154578 B DE 1154578B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cavity
water
steam
explosion
shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEE17146A
Other languages
German (de)
Inventor
William P Drews
Hampton G Corneil
Andrew D Suttle Jun
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ExxonMobil Technology and Engineering Co
Original Assignee
Exxon Research and Engineering Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Exxon Research and Engineering Co filed Critical Exxon Research and Engineering Co
Publication of DE1154578B publication Critical patent/DE1154578B/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21JNUCLEAR EXPLOSIVES; APPLICATIONS THEREOF
    • G21J3/00Peaceful applications of nuclear explosive devices

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Description

Verfahren zur Nutzbarmachung von Wärmeenergie aus exothermen Kernreaktionen Die Erfindung betrifft ein technisch brauchbares und wirtschaftliches Verfahren zur Nutzbarmachung der durch Kernreaktionen frei werdenden Energie in der Weise, daß man die Energie von Kernspaltungs-oder Verschmelzungseinrichtungen (Bomben) dadurch fesseln kann, daß man sie unterirdisch zur Explosion bringt. Hierbei dient die Masse der die Explosionsstelle umgebenden Erde zur Aufnahme des Explosionsdruckes.Process for harnessing thermal energy from exothermic nuclear reactions The invention relates to a technically useful and economical process to utilize the energy released by nuclear reactions in such a way that that the energy of nuclear fission or fusion devices (bombs) can captivate by detonating them underground. This serves the mass of the earth surrounding the explosion point to absorb the explosion pressure.

Eine der Schwierigkeiten bei solchen Explosionen ist die dabei auftretende sehr starke Stoßwelle. Die meisten Kernreaktionen machen Energie frei, die etwa dem 2- bis 3fachen eines größeren Erdbebens entspricht, und man hat geschätzt, daß sich etwa 5011/o dieser Energie in der Stoßwelle ausbreiten. Ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen kann diese Stoßwelle eine Bewegung der Erdoberfläche von 0,9 bis 6 m zur Folge haben. Eine solche Störung der Erdkruste macht es erforderlich, daß Anlagen zum Nutzbarmachen der Wärmeenergie bei solchen Explosionen durch Erwärmung von Flüssigkeiten oder Gasen entweder Hohlräume von äußerst massiver Bauart für die genannte Explosion enthalten müssen, damit diese Räume der Stoßwelle widerstehen, oder aber daß die eigentliche Energieumsetzunganlage ein großes Stück, z. B. 32 km. von der Explosionsstelle entfernt untergebracht werden muß. Eine Verlegung dieser Anlagen von der Explosionsstelle weg ist aber höchst unerwünscht, da sie große Kosten für Rohrleitungen usw. erfordert und mit erheblichen Verlusten an Energie der erhitzten gasförmigen oder flüssigen Übertragungsmedien verbunden ist.One of the difficulties with such explosions is the one that occurs very strong shock wave. Most nuclear reactions release energy around 2 to 3 times that of a major earthquake, and it has been estimated that About 5011 / o of this energy spreads in the shock wave. Without any special precautions This shock wave can cause the earth's surface to move between 0.9 and 6 m. Such a disruption of the earth's crust makes it necessary that facilities are made usable the thermal energy in such explosions by heating liquids or Gases either cavities of extremely massive construction for the said explosion must contain so that these spaces withstand the shock wave, or that the actual energy conversion system a large piece, z. B. 32 km. from the explosion site must be housed away. A relocation of these systems from the explosion site away, however, is highly undesirable as it requires a great deal of piping, etc. and with considerable losses of energy from the heated gaseous or liquid Transmission media is connected.

Eine andere Schwierigkeit liegt darin, einen zweckmäßigen und wirtschaftlichen Weg zum Nutzbarmachen der ganz plötzlich frei werdenden Energie bei der Explosion der Bomben zu finden, der eine stetige Freigabe der Energie über längere Zeiten hinweg ermöglicht. Ohne besondere Anordnungen wird ein Großteil der plötzlich entstehenden Energie nutzlos vergeudet.Another difficulty lies in making it expedient and economical A way to utilize the energy that is suddenly released during the explosion to find the bombs that release a steady energy over long periods of time away. Without special arrangements, a large part of the suddenly arising Energy wasted uselessly.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung verlegt man die. explosionsartigen Kernreaktionen unter die Erde. Hierbei wird die entstehende Wärme in der Tiefe der Erdkruste gespeichert und dann durch einen Wärmeträger an die Erdoberfläche geleitet. Das Besondere liegt dabei darin, daß die Kernreaktionseinrichtung in einem teilweise mit Wasser gefüllten Hohlraum, der in einer thermisch isolierenden Gesteinsschicht liegt, zur Explosion gebracht wird und daß nach dieser Explosion wenigstens ein Teil des erhitzten Wassers oder des entstehenden Wasserdampfes an die Erdoberfläche gebracht wird. Diese Art der Nutzbarmachung der frei werdenden Energie beseitigt alle obengenannten und noch andere Schwierigkeiten. Man kann auf diese Weise Kernenergie in praktisch gut verwendbarer Form gewinnen, wobei die Kosten weit niedriger als bei der Energiegewinnung aus üblichen Brennstoffen liegen.In the method according to the invention one relocates. explosive Nuclear reactions underground. The resulting heat is in the depth of the The earth's crust is stored and then brought to the surface of the earth by a heat transfer medium. The special feature is that the nuclear reaction device in a partial water-filled cavity in a thermally insulating rock layer is caused to explode and that after this explosion at least one Part of the heated water or the resulting water vapor to the earth's surface is brought. This way of utilizing the energy released is eliminated all of the above and other difficulties. You can get nuclear power this way win in a practically usable form, the cost being far lower than when generating energy from common fuels.

Es ist zwar bereits ein Verfahren zum Nutzbarmachen von Kernenergie bekanntgeworden, jedoch arbeitet man bei diesem bekannten Verfahren mit einem unter langsamer Kernumwandlung wirkenden Kernreaktor, bei dem mindestens ein Teil der anfallenden Wärme dem gewachsenen Erdbogen zugeführt wird, dem sie später nach Bedarf wieder zum Gebrauch entnommen wird. Bei dieser Arbeitsweise wird also eine kontrollierte Reaktion für die Wärmegewinnung ausgenutzt, während bei dem vorliegenden Verfahren eine unkontrollierte Explosion durch Verlegung in große Erdtiefen unter Speicherung der plötzlich entstehenden Wärme ungefährlich gemacht wird. Außerdem wird das bekanntgewordene Verfahren in einem trockenen Raum ausgeführt, wohingegen im vorliegenden Fall die Anwesenheit von Wasser ein wesentliches Merkmal darstellt. Man kann sogar nach dem vorliegenden Verfahren nach der Explosion noch zusätzlich Wasser in den Hohlraum einführen. Wesentlich ist jedenfalls, daß die Explosion in einem unterirdischen Hohlraum einer kompakten und genügend dicken geologischen Schicht abläuft, wobei die plötzlich frei werdende Energie praktisch vollständig in nächster Nähe der Explosionszone zurückgehalten wird, so daß das Wasser hoch erhitzt oder in mehr oder weniger gespannten Dampf umgewandelt wird. Das Wasser wird sodann in bekannter Weise einer beliebigen Verwendung zugeführt, z. B. in einer Heizanlage, für ein Kraftwerk, zur ölgewinnung, für chemische Reaktionen oder in ähnlicher Weise.It is already a process for harnessing nuclear energy become known, but one works with this known method with an under slower nuclear transformation acting nuclear reactor in which at least part of the Accumulated heat is fed to the grown earth arc, which it can later be used as required is removed again for use. This way of working is therefore controlled Reaction exploited for heat generation while in the present process an uncontrolled explosion caused by laying in great depths of the earth under storage the suddenly arising heat is made harmless. In addition, what has become known Process carried out in a dry room, whereas in the present case the Presence of water is an essential feature. One can even with the present method, additional water after the explosion insert into the cavity. In any case, it is essential that the explosion in one underground cavity of a compact and sufficiently thick geological layer expires, with the suddenly released energy practically completely in the next Near the explosion zone is retained so that the water is heated or highly is converted into more or less tensioned steam. The water is then in known manner supplied to any use, z. B. in a heating system, for a power plant, for oil production, for chemical reactions or in a similar way.

Praktisch geht man hierbei so vor, daß man den Hohlraum für die Explosion durch einen Schacht mit der Oberfläche verbindet, der während der Explosion geschlossen wird, und daß man dann das erhitzte Wasser oder den Dampf durch diesen Schacht an die Oberfläche treten läßt und dort nutzbar macht.In practice, one proceeds here in such a way that one opens the cavity for the explosion connects to the surface through a shaft that closed during the explosion and that the heated water or steam can then be supplied through this shaft lets the surface step and makes it usable there.

Für die Explosion selbst ist es zu empfehlen, daß sich der Hohlraum in einer solchen. Tiefe unterhalb der Erdoberfläche befindet, die nach folgender Gleichung berechnet wird: D = KE°t in der D den Abstand in m - 0,3, K eine Konstante in Höhe von 2000 bis 4000, E die Energie der Reaktionseinrichtung in Megatonnen und n einen Exponenten in Höhe von 0,1 bis 0,5 bedeutet.For the explosion itself it is recommended that the cavity be in such a. Depth below the earth's surface, which is calculated according to the following equation: D = KE ° t in which D is the distance in m - 0.3, K is a constant of 2000 to 4000, E is the energy of the reaction device in megatons and n one Means exponents in the amount of 0.1 to 0.5.

Der Hohlraum kann einen Durchmesser von 9 bis 60 m sowie eine Länge haben, die dem 30- bis 100fachen seines Durchmessers entspricht.The cavity can have a diameter of 9 to 60 m as well as a length which corresponds to 30 to 100 times its diameter.

Die Kernreaktion selbst kann sowohl eine Kernspaltung wie auch eine Kernverschmelzung sein. Die hierbei auftretende, im voraus zu berechnende Energieleistung soll möglichst ausreichen, um alles in dem Hohlraum vorhandene Wasser in Dampf umzuwandeln.The nuclear reaction itself can be both a nuclear fission and a Be nuclear fusion. The energy output that occurs here and must be calculated in advance should be as sufficient as possible to convert all the water present in the cavity into steam.

Um das Verfahren der Erfindung möglichst vorteilhaft kontinuierlich ausführen zu können, ist es ratsam, im Abstand voneinander mehrere Schächte oder Löcher in die unterirdische Schicht zu bohren, unter jeden der Schächte einen Hohlraum auszubilden, den ersten Hohlraum durch einen mit ihm in Verbindung stehenden ersten Schacht mindestens teilweise mit Wasser zu füllen und unterhalb des Schachtes eine Kernreaktionseinrichtung in diesen ersten Hohlraum einzuführen, bei dessen Explosion genügend Energie frei wird, um das Wasser in Dampf umzuwandeln. Dann schließt man den Schacht gegen die Atmosphäre ab und bringt die Kernreaktionseinrichtung zur Explosion. Danach zapft man den Hohlraum an, zieht mindestens einen Teil des Dampfes ab und verwertet seine nutzbare Energie, wobei sich der Dampf abkühlt und kondensiert. Das Kondenswasser führt man dann zweckmäßig in einen zweiten Hohlraum ein, bis der erste Hohlraum keinen genügend nutzbaren Dampf mehr enthält. Anschließend führt man eine zweite Kernreaktionseinrichtung in den zweiten Hohlraum ein, bringt sie dort zur Explosion und wandelt dadurch das Kondenswasser erneut in Dampf um, zieht einen Teil dieses Dampfes aus dem zweiten Hohlraum ab, entzieht ihm die nutzbare Energie und führt das dabei kondensierte Wasser in einen anderen Hohlraum, z. B. in den ersten. Auf diese Weise ist eine ständige Lieferung von Dampf durch die Energie der Explosion gewährleistet.To the method of the invention as advantageously as possible continuously To be able to run, it is advisable to have several shafts or Drill holes in the underground layer, a cavity under each of the shafts to form the first cavity through a first communicating with it Fill the shaft at least partially with water and one below the shaft Introduce nuclear reaction device into this first cavity when it explodes enough energy is released to convert the water into steam. Then you close the shaft from the atmosphere and brings the nuclear reaction facility to Explosion. Then the cavity is tapped and at least part of the steam is drawn and utilizes its usable energy, whereby the steam cools down and condenses. The condensed water is then expediently introduced into a second cavity until the first cavity no longer contains sufficient usable steam. Subsequently leads if a second nuclear reaction device is placed in the second cavity, it is introduced there to the explosion and thereby converts the condensation water again into steam, pulls part of this vapor from the second cavity removes the usable from it Energy and leads the condensed water into another cavity, e.g. B. in the first. In this way there is a constant supply of steam through the energy the explosion guaranteed.

Die geologische Schicht für die Explosionshohlräume ist zweckmäßig eine Salzschicht. Derartige Salzschichten sind meistens nach oben hin durch Barüberliegende wasserundurchlässige Sedimentschichten gegen Wasserzutritt geschützt und haben eine ziemlich homogene chemische Zusammensetzung. Vielfach haben diese Salzschichten die Gestalt eines sogenannten Salzdomes, d. h. einer unter dem Gebirgsdruck nach oben geschobenen Aufwölbung, deren Höhe ziemlich bedeutend sein kann.The geological layer for the explosion cavities is appropriate a layer of salt. Such salt layers are mostly upwardly through bar overlays impermeable sediment layers are protected against the ingress of water and have a fairly homogeneous chemical composition. In many cases these have layers of salt the shape of a so-called salt dome, d. H. one under the mountain pressure bulge pushed up, the height of which can be quite significant.

Meist bestehen diese Salzschichten und Salzdome aus Verbindungen, die sich namentlich bei hohen Temperaturen und Drücken, wie sie als Folge der Kernreaktionen auftreten, von selbst regenerieren, d. h., die radiolytischen Zerfallprodukte des Salzes vereinigen sich nach der Kernumwandlung in getrenntem Zustand ziemlich leicht wieder, sogar in Gegenwart fremder Stoffe. Außerdem besteht mindestens ein großer Teil der Bestandteile der Salzschichten aus wasserlöslichen Verbindungen.Usually these salt layers and salt domes consist of compounds, which occur notably at high temperatures and pressures, such as those as a result of nuclear reactions occur, regenerate by themselves, d. i.e., the radiolytic decay products of Salts combine fairly easily in a separated state after nuclear transformation again, even in the presence of foreign substances. There is also at least one large one Part of the constituents of the salt layers from water-soluble compounds.

Die Salzdome haben im allgemeinen eine kegelstumpfartige Form und reichen von ihrem Scheitel bis in Tiefen von etwa 1000 m. Ihre Durchmesser liegen zwischen etwa 750 und bis zu mehr als 6000 m. Sie enthalten meist über 901/o Natriumchlorid, während die anderen Bestandteile der Schichtung Kaliumchlorid, Calciumchlorid und okkludiertes Calciumsulfat sowie Calcium- oder Magnesiumcarbonat sind. Das Salz in den Domen ist von trockener Beschaffenheit; die Dome sind auch praktisch frei von natürlichen Hohlräumen. Das Kochsalz hat eine niedrige Wärmeleitfähigkeit und einen Schmelzpunkt von weniger als etwa 815° C; es wirkt ferner als gute Wärme-Isolierschicht für die Explosion. Ferner ergeben Natrium und Chlor unter dem Einfluß von Neutronenstrahlungen radioaktive Isotope mit verhältnismäßig kurzen Halbzeiten oder auch mit außerordentlich langen Halbzeiten; z. B. beträgt die Halbzeit des Isotops Na°-4 nur Stunden; das gleiche gilt für Chlor, von dem z. B. das Isotop C138 eine Halbzeit hat, die nur nach Minuten zu messen ist, während die Halbzeit von C136 Hunderttausende von Jahren beträgt.The salt domes are generally frustoconical in shape and reach from their apex to depths of about 1000 m. Their diameters are between about 750 and up to more than 6000 m. They usually contain over 901 / o sodium chloride, while the other constituents of the layering are potassium chloride, calcium chloride and occluded calcium sulfate and calcium or magnesium carbonate. The salt in the domes is dry in texture; the domes are also practically free of natural cavities. The table salt has a low thermal conductivity and a melting point less than about 815 ° C; it also acts as a good heat insulating layer for the blast. Furthermore, sodium and chlorine yield under the influence of neutron radiation radioactive isotopes with relatively short halves or with extraordinarily long halves; z. B. the half-life of the isotope Na ° -4 is only hours; the the same applies to chlorine, of which z. B. the isotope C138 has half that only is measured after minutes, during the half-way point of C136 hundreds of thousands of years amounts to.

Vorteilhaft bei den Salzdomen ist auch, daß sich die Barüberliegenden Sedimentschichten leicht durchbohren lassen, so daß die Anlage der Schächte oder Bohrlöcher von der Oberfläche aus gut möglich ist, und daß man die Schächte auch in der Salzschicht bis in jede gewünschte Tiefe vortreiben kann. Vorteilhaft bei den Salzschichten ist ferner, daß man in ihnen die Hohlräume besonders einfach durch Auslaugen mit Wasser herstellen kann.Another advantage of the salt domes is that the bars are located on top of each other Sediment layers can be easily pierced, so that the system of the shafts or Drilling holes from the surface is quite possible, and that one can also use the shafts can advance in the salt layer to any desired depth. Advantageous at The salt layers are also that you can easily pass through the cavities in them Can produce leaching with water.

Natürlich kann man auch andere geologische Schichten zur Herstellung der Hohlräume benutzen, z. B. ausreichend mächtige Kalksteinschichten, aber auch andere Sedimentschichten oder vulkanische und metamorphe Schichten, wobei man sich auch anderer Mittel bedienen kann, z. B. bei Kalksteinschichten einer chemischen Auflösung mit Säure oder in anderen Fällen einer mechanischen Bearbeitung oder der Einwirkung von Explosionen von abgestufter Stärke.Of course you can also use other geological layers to manufacture use the cavities, e.g. B. sufficiently thick limestone layers, but also other sedimentary layers or volcanic and metamorphic layers, one being can also use other means, e.g. B. with limestone layers a chemical Dissolution with acid or in other cases mechanical processing or the Exposure to explosions of graduated strength.

Bei der Vorbereitung der Hohlräume für die Kernexplosionen füllt man diese Räume mit Wasser bis zu 25 bis 75% ihres Fassungsvermögens, während der Rest mit einem Gas von niedriger Dichte, z. B. mit Luft, ausgefüllt ist. Zum Einbringen der Kernreaktionseinrichtung dienen entweder zentrale, etwa senkrecht niedergebrachte Schächte, wobei sich die Kernreaktionseinrichtung etwa im mittleren Drittel der Hohlräume befindet, im allgemeinen mindestens 60m unterhalb der Wasseroberfläche, oder auch im Anfang seitlich von dem Hohlraum verlaufende Schächte und Bohrungen.When preparing the cavities for the core explosions, one fills these rooms with water up to 25 to 75% of their capacity, while the rest with a low density gas, e.g. B. is filled with air. To bring in the nuclear reaction facility serve either central, approximately perpendicular sunk shafts, with the nuclear reaction facility roughly in the middle Third of the cavities are generally at least 60m below the surface of the water, or also shafts and bores running laterally from the cavity at the beginning.

Befinden sich die Hohlräume in einem Salzdom und sind sie durch Auslaugen mit Wasser darin hergestellt, so kann es auch zweckmäßig sein, vor der Explosion 1.5 bis 251/o des Hohlraumvolumens mit stückigen Feststoffen auszufüllen, nachdem man so viel von der beim Auslaugen entstehenden Salzlösung aus dem Hohlraum abgezogen hat, daß mindestens 60 °./o des Hohlraumvolumens frei bleiben.Are the cavities in a salt dome and are they leached out Made with water in it, it may also be useful before the explosion 1.5 to 251 / o of the void volume to be filled with lumpy solids after so much of the saline solution formed during leaching is withdrawn from the cavity has that at least 60% of the cavity volume remain free.

Bei der Anlegung der Hohlräume in Salzschichten. in die man von oben mit einem Schacht vordringt, ist es zu empfehlen, daß die Hohlräume unterhalb des Schachtes eine längliche senkrechte Form haben. Wenn die Kernreaktionseinrichtung in mittlerer Höhe des Hohlraumes zur Explosion gebracht wird, kann man die Stärke dieser Explosion derart bemessen, daß das Salz in der Explosionszone zerfließt und sich ein Sumpf aus dem geschmolzenen Salz am Boden des Hohlraumes bildet. Hierauf bringt man unter Umständen weiteres flüssiges Wasser in Berührung mit dieser Salzschmelze, wodurch es in Dampf umgewandelt wird, der dann laufend aus dem Hohlraum abgezogen und einer Anlage zur Nutzung der Wärmeenergie zugeleitet wird.When creating the cavities in layers of salt. into which one from above penetrates with a shaft, it is recommended that the cavities below the Shaft have an elongated vertical shape. When the nuclear reaction facility is detonated in the middle of the cavity, one can determine the strength dimensioned this explosion so that the salt dissolves in the explosion zone and a sump of the molten salt forms at the bottom of the cavity. On that if you bring further liquid water into contact with this molten salt, whereby it is converted into steam, which is then continuously withdrawn from the cavity and a system for utilizing the thermal energy.

Man kann auch von der Erdoberfläche aus einen zweiten Schacht bohren, z. B. seitlich des am oberen Hohlraumende mündenden ersten Schachtes. Dieser zweite Schacht mündet dann etwa am unteren Ende des Hohlraumes und dient dazu, nach der Explosion weiteres Wasser in den Hohlraum einzuspritzen, worauf von dem entstehenden Dampf mindestens ein Teil durch den ersten Schacht an die Erdob; rfläche abgezogen wird. Man kann aber auch noch einen dritten Schacht von der Erdoberfläche aus in solcher Weise in den Hohlraum bohren, daß er am oberen Ende des Hohlrrumes oberhalb des ersten Schachtes (der in diesem Fall nicht den Scheitel des Hohlraumes getroffen hat) in den Hohlraum mündet. Nach der Explosion wird dann Wasser durch den ersten Schacht in den unteren Teil des Hohlraumes und durch den zweiten Schacht in den oberen Teil davon mit solchen Geschwindigkeiten eingeführt, daß das unten eingeführte Wasser ausreichend erwärmt wird, um laufend überhitzten Dampf zu bilden, worauf man gegebenenfalls diesen überhitzten Dampf durch direkten Wärmeaustausch mit demjenigen Wasser abkühlt, das durch den dritten Schacht eintritt.You can also drill a second shaft from the surface of the earth, z. B. laterally of the opening at the upper end of the cavity first shaft. This second one Shaft then opens approximately at the lower end of the cavity and is used after the In the explosion, more water is injected into the cavity, followed by the emerging Steam at least part of the way through the first duct to the Erdob; subtracted will. But you can also enter a third shaft from the surface of the earth Drill into the cavity in such a way that it is at the top of the cavity above of the first shaft (which in this case did not hit the apex of the cavity hat) opens into the cavity. After the explosion, water will then pass through the first Shaft into the lower part of the cavity and through the second shaft into the the upper part of it was introduced at such speeds that the one below was introduced Water is heated sufficiently to continuously generate superheated steam, whereupon if necessary, this superheated steam by direct heat exchange with that Water cools that enters through the third shaft.

Das an die Erdoberfläche geführte Wärmeübertragungsmedium, also Wasser oder der Wasserdampf, kann in eine Krafterzeugungsanlage geführt werden, z. B. in ein mit Dampfturbinen betriebenes Kraftwerk. Das Kondenswasser oder den nach Durchgang durch die Turbinen energieärmer gewordenen Dampf kann man zur Speicherung in einen zweiten unterirdischen Hohlraum leiten, sofern ein solcher vorgesehen ist. Nach Ansammlung einer genügenden Menge der Flüssigkeit oder des Gases dort kann man dann, wie oben dargelegt, eine Explosion in dem zweiten Hohlraum veranlassen. Wenn man danach die Energie dieser zweiten Explosion nutzbar gemacht hat, leitet man das energieärmere Wasser oder den Dampf wieder in den ersten Hohlraum zurück und wiederholt den ganzen Vorgang. Man kann auf diese Weise im Kreislauf immer von neuem Energie erzeugen, die in einer oder mehreren gemeinsam betriebenen Verwertungsanlagen ausgenutzt wird. Auf diese Weise wird die stoßweise auftretende Explosionsenergie kontinuierlich nutzbar gemacht.The heat transfer medium brought to the surface of the earth, i.e. water or the water vapor can be fed into a power generation plant, e.g. Am a power plant powered by steam turbines. The condensation water or after passage Steam, which has become less energetic due to the turbines, can be stored in a guide a second subterranean cavity, if one is provided. To Accumulation of a sufficient amount of the liquid or gas there can then as stated above, cause an explosion in the second cavity. If after that the energy of this second explosion has been harnessed, one conducts that lower-energy water or steam returns to the first cavity and repeats the whole process. In this way one can always have new energy in the cycle generate that are exploited in one or more jointly operated recovery plants will. In this way, the bursting energy of the explosion becomes continuous made usable.

Einzelheiten des Verfahrens sollen nun nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden, die einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung behandeln.Details of the method will now be given below with reference to the drawings which deal with some preferred embodiments of the invention.

Fig. 1. zeigt eine schematische Ansicht einer Anlage zur Ausführung des Verfahrens; Fig. 2 zeigt einen größeren Aufriß und Schnitt durch einen Teil der schematischen Ansicht der Fig. 1, der die Erschließung eines unterirdischen Hohlraumes erläutert; Fig. 3 und 4 sind schematische Schnittzeichnungen, die eine andere Ausführungsform der Erfindung erläutern; Fig. 5 zeigt eine Anordnung mit zwei Hohlräumen, die abwechselnd als Explosionskammern und zur Speicherung der verbrauchten Flüssigkeit oder des Dampfes dienen.Fig. 1 shows a schematic view of an installation for execution the procedure; Fig. 2 shows a larger elevation and section through a part the schematic view of FIG. 1, showing the development of an underground Cavity explained; Figs. 3 and 4 are schematic sectional drawings showing a illustrate another embodiment of the invention; Fig. 5 shows an arrangement with two cavities, which alternate as explosion chambers and for storing the consumed Serve liquid or vapor.

In Fig. 1 wird eine isolierte unterirdische, kompakte, beständige geologische Salzschicht, z. B. ein Salzdom 10, gezeigt, der zumindestens oben von anderen Erdschichten, z. B. Sedimentgesteinen, überdeckt ist. Von der Erdoberfläche 12 sind ein und vorzugsweise mehrere Schächte in den Salzdom 10 gebohrt, z. B. 14, 16 und 18. Nach bekannten Verfahren wird Wasser in jeden der Schächte 14 bis 18 eingespritzt, um in dem Salzdom 10 unterirdische Hohlräume von bestimmtem Fassungsvermögen herzustellen, z. B. die Hohlräume 14', 16' und 18'.In Fig. 1 is an isolated underground, compact, permanent geological salt layer, e.g. B. a salt dome 10 shown, at least above of other layers of earth, e.g. B. sedimentary rocks, is covered. From the surface of the earth 12, one and preferably several shafts are drilled into the salt dome 10, e.g. B. 14, 16 and 18. According to known methods, water is drawn into each of the wells 14-18 injected to create underground cavities of a certain capacity in the salt dome 10 to manufacture, e.g. B. the cavities 14 ', 16' and 18 '.

Fig. 1 zeigt drei Hohlräume, doch versteht es sich von selbst, daß jede gewünschte Zahl von Hohlräumen möglich ist; wenn man eine kontinuierliche Dampferzeugung wünscht, braucht man jedoch mindestens zwei Hohlräume.Fig. 1 shows three cavities, but it goes without saying that any desired number of cavities is possible; if you have continuous steam generation however, you need at least two cavities.

Jeder der Schächte 14 bis 18 hat Druckreguliereinrichtungen an der Erdoberfläche. Zum Beispiel sind Hochdruckventile 22, 24 und 26 von solcher Bauart vorgesehen, die ohne nachteilige Wirkung einen Druck bis zu etwa 1050 kg/cm22 aushalten.Each of the shafts 14 to 18 has pressure regulators on the Surface of the earth. For example, high pressure valves 22, 24 and 26 are of such type provided that can withstand a pressure of up to about 1050 kg / cm22 without any adverse effect.

Durch Ventile 38, 4.0 und 42 gesteuerte Zweigleitungen 30, 32 und 34 führen von den Hochdruckventilen 22 bis 26 zu einer Ableitung 4.6 und einem Ventil 45, die mit einer oberirdischen Anlage zur Ausnutzung der in den Hohlräumen 14' bis 18' erzeugten Wärme in Verbindung steht. Beispiele für solche oberirdischen Anlagen sind Heizanlagen, chemische Bearbeitungsanlagen, z. B. Anlagen zur Dampfkrackung von Erdölkohlenwasserstoffen, elektrische Kraftanlagen usw. In manchen Fällen kann es vorteilhaft sein, als Wärmeübertragungsmedium Wasser (d. h., heißes flüssiges Wasser und Dampf) oder einen Teil davon durch eine Wärmeverwertungsanlage 48 zu leiten, deren Bauart weiter unten noch näher beschrieben wird. Hierfür öffnet man ein Ventil 49 in einer Zweigleitung 47 und läßt die gewünschte Menge des erhitzten Wassers der Anlage 48 zufließen. Das Wasser oder der Dampf fließen nach gänzlicher oder teilweiser Abgabe ihrer Energie aus der Anlage 48 durch eine Leitung 50 ab, die zu den durch Ventile 55 und 56 gesteuerten Zweigleitungen 52 und 53 führt.Branch lines 30, 32 and, controlled by valves 38, 4.0 and 42 34 lead from the high pressure valves 22 to 26 to a discharge line 4.6 and a valve 45, which is connected to an above-ground system to utilize the in the cavities 14 ' to 18 'generated heat. Examples of such aboveground Systems are heating systems, chemical processing systems, e.g. B. Steam cracking systems of petroleum hydrocarbons, electrical power plants, etc. In some cases it can it may be advantageous to use water (i.e. hot liquid Water and steam) or part thereof through a heat recovery system 48 conduct, the design of which is described in more detail below. For this one opens a valve 49 in a branch line 47 and lets the desired amount of the heated Water of the system 48 flow. The water or steam flow more fully or partial delivery of their energy from the system 48 through a line 50, which leads to the branch lines 52 and 53 controlled by valves 55 and 56.

Wird z. B. Wasser innerhalb der Hohlräume 14' bis 18' bis zur ausreichenden Erzeugung von Dampf erwärmt, so kann mindestens ein Teil des Dampfes durch die Leitung 46 zur Erzeugung von Elektrizität abgezogen werden. Der Dampf fließt also dann unmittelbar aus der Leitung 46 durch das geöffnete Ventil 59 in eine Zweigleitung 58, die zu einer Turbine 60 führt, die als Antriebsmaschine für einen Generator 62 zur Erzeugung von Wechsel- oder Gleichstrom dient. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß man das Ventil 59 schließt und die Ventile 49 und 56 öffnet, so daß der Dampf aus der Leitung 46 durch die Leitung 47 zu einer Bearbeitungsanlage 48 und von dort durch die Leitungen 50, 53 und 58 zum Generator 60 strömt.Is z. B. heated water within the cavities 14 'to 18' until sufficient generation of steam, at least a portion of the steam can be withdrawn through the line 46 to generate electricity. The steam then flows directly from the line 46 through the opened valve 59 into a branch line 58, which leads to a turbine 60, which is used as a drive machine for a generator 62 for generating alternating or direct current. Another possibility is to close the valve 59 and open the valves 49 and 56 so that the steam from the line 46 through the line 47 to a processing plant 48 and from there through the lines 50, 53 and 58 to the generator 60 flows.

Der verbrauchte oder energieärmer gewordene Dampf aus der Turbine 60 kann auf jede gewünschte Weise weiterverwertet werden. Zum Beispiel kann man ihn durch eine Leitung 64 in einen Kondensator 66 leiten, wo er verflüssigt wird, oder man kann ihn durch eine von einem Ventil 73 gesteuerte Leitung 71 ins Freie ablassen. Vorzugsweise wird man das Wasser aber im Kreislauf führen, also von dem Kondensator 66 aus das Wasser und den restlichen Dampf aus der Turbine über eine Leitung 68 dem Sammler 70 zuführen. Alle noch unkondensierten Gase und Dämpfe gelangen aus dem Sammler 70 über eine Leitung 72 in einen Schornstein, der so beschaffen ist, daß darin jede Radioaktivität auf sichere Weise unschädlich gemacht wird. Das Kondenswasser fließt durch eine Leitung 74 mit einer Pumpe 75 in einen unterirdischen Hohlraum zurück. Zu diesem Zweck sind die Zweigleitungen 76, 78 und 80 nach den Schächten 14 bis 18 vorgesehen; die Zweigleitungen 76 bis 80 werden durch Ventile 84, 86 und 88 gesteuert.The steam from the turbine 60 which has been used up or has become less energy-intensive can be used further in any desired manner. For example, it can be passed through a line 64 into a condenser 66, where it is liquefied, or it can be discharged into the open through a line 71 controlled by a valve 73. Preferably, however, the water will be circulated, that is to say the water and the remaining steam from the turbine are fed from the condenser 66 via a line 68 to the collector 70. All still uncondensed gases and vapors pass from the collector 70 via a line 72 into a chimney which is designed in such a way that any radioactivity therein is safely rendered harmless. The condensed water flows back through a line 74 with a pump 75 into an underground cavity. For this purpose, the branch lines 76, 78 and 80 are provided after the shafts 14 to 18; the branch lines 76-80 are controlled by valves 84, 86 and 88.

Als Beispiel sei angenommen, daß der Salzdom 10 in der Waagerechten in mittlerer Höhe der Hohlräume einen Durchnesser von etwa 3,2 km hat. Die Schächte 14 bis 18 sind von der Erdoberfläche 12 her in gewünschter Tiefe in den Salzdom 10 gebohrt und anschließend zu Hohlräumen 14' bis 18' erweitert worden.As an example it is assumed that the salt dome 10 has a horizontal diameter of about 3.2 km in the middle of the cavities. The shafts 14 to 18 have been drilled into the salt dome 10 from the surface 12 at the desired depth and then widened to form cavities 14 'to 18'.

Nach Fig. 2 ist ein mit 14 bezeichneter Schacht bis in die gewünschte Tiefe in den Salzdom 10 gebohrt. Innerhalb der Schachtbohrung ist mit Zement 105 ein Einsatzrohr 104 eingesetzt. Der Schacht 14 geht unterhalb des Einsatzrohres 104 noch weiter in die Tiefe. Innerhalb des Einsatzrohres 104 ist noch ein Rohr von kleinerem Durchmesser angebracht, das anfangs mit einer Verlängerung 107 (gestrichelt dargestellt) nach unten aus dem Einsatzrohr 104 herausragt. Wasser, das noch nicht mit der auszulaugenden Verbindung (also NaCl) gesättigt ist, pumpt man nun durch das innere Rohr 106 und dessen Verlängerung 107 in das Salz des Domes 10, damit sich dort durch Auflösung das Salzes .ein Hohlraum bildet. Die entstehende Salzlauge zieht man durch den ringförmigen Raum zwischen dem Einsatzrohr 104 und dem Innen rohr 106 ab. Auf diese Weise kann man durch Auflösen einer entsprechenden Salzmenge einen Hohlraum 14' von gewünschter Tiefe und Durchmesser in dem Dom 10 herstellen. Nach Herstellung des Hohlraumes 14' wird das Verlängerungsrohr 107 herausgezogen.According to FIG. 2, a shaft designated 14 is drilled into the salt dome 10 to the desired depth. An insert pipe 104 with cement 105 is inserted inside the shaft bore. The shaft 14 goes even further into the depth below the insert pipe 104. Within the insert tube 104, a tube with a smaller diameter is also attached, which initially protrudes downward from the insert tube 104 with an extension 107 (shown in dashed lines). Water that is not yet saturated with the compound to be leached (i.e. NaCl) is now pumped through the inner tube 106 and its extension 107 into the salt of the dome 10, so that the salt forms a cavity there by dissolving. The resulting brine is drawn off through the annular space between the insert tube 104 and the inner tube 106. In this way, a cavity 14 ′ of the desired depth and diameter can be produced in the dome 10 by dissolving an appropriate amount of salt. After the cavity 14 'has been produced, the extension tube 107 is pulled out.

Zur Beseitigung der überschüssigen Salzlauge, die von der Herstellung des Hohlraumes 14' durch Auflösung von Salz in dem Dom 10 stammt, kann man in den Hohlraum 14' ein Druckgas einleiten, wobei das Verlängerungsrohr entsprechend tief herabreichen muß, oder man pumpt die Lauge mit Pumpen hoch, die in der Tiefe des Hohlraumes eingesetzt sind.To eliminate the excess brine from manufacturing of the cavity 14 'originates from the dissolution of salt in the dome 10, one can in the Introduce a pressurized gas into cavity 14 ', the extension tube being correspondingly deep must reach down, or the liquor is pumped up with pumps that are in the depths of the Are used cavity.

Zur Herstellung des Hohlraumes kann man statt eines einzigen Auslaugeschachtes auch mehrere Schächte vorsehen.To produce the cavity, one can use a single leaching shaft instead of a single leaching shaft also provide several shafts.

Nach Beendigung der Auslaugung füllt man den Hohlraum, wenn nötig, mit gesättigter Salzlauge bis zu der gewünschten Höhe oder läßt die entstandene Lauge in entsprechender Menge darin.After completion of the leaching, the cavity is filled, if necessary, with saturated brine up to the desired level or leaves the resulting Lye in the appropriate amount.

Die Größe des Hohlraumes 14' und seiner Tiefe von der Erdoberfläche aus ist von der Größe der Kernreaktionseinrichtung abhängig, ferner von dem Ausmaß, in dem das Wasser erhitzt werden soll, und der Höhe des ständigen Druckes, der im Hohlraum 14' erzeugt werden soll. Da sich die durch eine Kernreaktionseinrichtung von gegebener Bauart frei werdende Energiemenge berechnen läßt und da die zur Erwärmung einer bestimmten Menge Wasser auf bestimmte Temperatur und bestimmten Druck erforderliche Wärmemenge ebenfalls bekannt ist, läßt sich die Größe des Hohlraumes 14' leicht ermitteln.The size of the cavity 14 'and its depth from the surface of the earth is dependent on the size of the nuclear reactor, the extent to which the water is to be heated and the level of constant pressure that is to be created in the cavity 14' . Since the amount of energy released by a nuclear reaction device of a given type can be calculated and since the amount of heat required to heat a certain amount of water to a certain temperature and pressure is also known, the size of the cavity 14 'can easily be determined.

Will man z. B. 370° C warmen Dampf unter etwa 210 kg/cm2 Druck herstellen und dafür eine 1-Megatonnen-Kernreaktionseinrichtung verwenden, so sollte der Hohlraum etwa 0,212 - 108 m3 groß sein. Bei etwa zylindrischer Form des Hohlraumes hat er dann zweckmäßig eine Tiefe von etwa 1260 m und einen durchschnittlichen Durchmesser von etwa 144 m. Ein anderer zylindrischer Hohlraum von 3000 m Tiefe müßte im Durchschnitt einen Durchmesser von etwa 93 m haben.Do you want to z. B. produce 370 ° C warm steam under about 210 kg / cm2 pressure and use a 1 megaton nuclear reactor for that, so the cavity should be about 0.212 - 108 m3. If the cavity is approximately cylindrical, it has then expediently a depth of about 1260 m and an average diameter of about 144 m. Another cylindrical cavity 3000 m deep would have to be on average have a diameter of about 93 m.

Nach der Erzeugung des Hohlraumes zieht man alle entstandene Salzlauge oder einen Teil davon ab. Zum Beispiel kann die gewünschte Menge Wasser, die in dem Hohlraum verbleiben soll, 0,0144 - 108 m3 =14,4 - 108 hl betragen. In diesem Fall ist der Hohlraum zu etwa 6,719/o mit dem Salzwasser ausgefüllt.After the cavity has been created, all the brine that has formed is drawn off or part of it. For example, the desired amount of water that is in should remain in the cavity, 0.0144 - 108 m3 = 14.4 - 108 hl. In this In this case, about 6,719 / o of the cavity is filled with the salt water.

Zwar kann das in dem Hohlraum 14' verbleibende Salzwasser ein Teil des nach Entstehung der Höhle zurückbleibenden Wassers sein, doch sei hier angenommen, daß das Auslaugewasser praktisch ganz entfernt wird, wobei man einen trockenen Hohlraum erhält, in dem man dann vor und teilweise auch nach der Betätigung der Kernreaktionseinrichtung eine bestimmte Menge frisches Wasser einführt.It is true that some of the salt water remaining in the cavity 14 ′ can be of the water remaining after the cave was formed, but it is assumed here that that the leach water is practically completely removed, leaving a dry cavity obtained, in which one then before and partly also after the actuation of the nuclear reaction device introduces a certain amount of fresh water.

Wenn hier von Wasser die Rede ist, so ist flüssiges Wasser gemeint, während der Raum oberhalb des flüssigen Wassers Wasserdampf und/oder Luft oder andere gasförmige Stoffe enthält, die das herausgedrückte oder abgezogene Wasser ersetzt haben. Vorzugsweise sollte das flüssige Wasser in dem Hohlraum einen PH-Wert von mindestens etwa 7,5 und vorzugsweise von etwa 8 bis 9 haben. Dem flüssigen Wasser sollte man deshalb vorzugsweise etwa 0,0001 bis 0,01 Gewichtsprozent einer Base, wie Natrium- oder Calciumhydroxyd, zugeben.When we talk about water here, we mean liquid water, while the space above the liquid water is water vapor and / or air or others Contains gaseous substances that replace the water that is pressed out or withdrawn to have. Preferably the liquid water in the cavity should have a pH of at least about 7.5, and preferably from about 8 to 9. The liquid water you should therefore preferably about 0.0001 to 0.01 percent by weight of a base, such as sodium or calcium hydroxide.

Es ist üblich, die Größe einer Kernreaktionseinrichtung durch die von ihr gelieferte Energie zu bezeichnen. Eine Kernreaktionseinrichtung z. B., die eine Energiemenge frei macht, die der durch Explosion einer Megatonne TNT. (Trinitrotoluol) erzielten Menge nutzbarer Energie entspricht, wird zweckmäßig als 1-Megatonnen-Bombe bezeichnet und liefert 1-01'' Kalorien. Auf dieser Grundlage sieht man je Tonnenäquivalent der Kernreaktionseinrichtung etwa 7 bis 35 m3 Hohlraum und etwa 71,5 bis 358 hl Wasser vor. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, kann die erforderliche Wassermenge in den Hohlraum 14' durch eine Pumpe 112 gepumpt werden, die mit dem Schacht 14 durch eine Einrichtung in Verbindung steht, die in der Zeichnung schematisch gezeigt und mit 114 bezeichnet ist. Darauf läßt man die Kernreaktionseinrichtung durch den Schacht 14 in den Hohlraum 14' hinunter und schließt den Schacht 14 gegen die Atmosphäre ab, z. B. durch Verschließen sämtlicher Ventile in der Vorrichtung 114 am oberen Ende des Schachtes. Außerdem kann man einen geeigneten Stopfen oder ein Abdichtungsmittel 116 in das innere Rohr 106 nahe dessen unterem Ende einführen. Hierbei kann der Stopfen 115 am unteren Ende des inneren Rohres 106 befestigt sein und bei entsprechender Rohrlänge bis nahe an das untere Ende des Einsatzrohres 1®4 reichen. Man kann das innere Rohr 106 auch herausziehen und mindestens das untere Ende des Einsatzrohres 104 oberhalb des Stopfens (z. B. die unteren 300 bis 900 m) mit einem festen oder fest werdenden Werk- oder Baustoff ausfüllen, z. B. mit Kies, Zement, Kunststoffen u. dgl.It is common to denote the size of a nuclear reaction facility by the energy it delivers. A nuclear reaction facility e.g. B. that releases an amount of energy that would be equivalent to that of a megaton of TNT. (Trinitrotoluene) corresponds to the amount of usable energy achieved, is appropriately referred to as a 1 megaton bomb and provides 1-01 '' calories. On this basis, about 7 to 35 m3 of cavity and about 71.5 to 358 hl of water are anticipated for each ton equivalent of the nuclear reaction facility. As can be seen from FIG. 2, the required amount of water can be pumped into the cavity 14 ′ by a pump 112 which is connected to the well 14 by means which are shown schematically in the drawing and designated 114. The nuclear reaction device is then allowed to descend through the shaft 14 into the cavity 14 'and the shaft 14 is closed off from the atmosphere, e.g. B. by closing all valves in the device 114 at the top of the shaft. A suitable plug or sealant 116 can also be inserted into the inner tube 106 near the lower end thereof. In this case, the plug 115 can be fastened to the lower end of the inner tube 106 and, with a corresponding tube length, can reach close to the lower end of the insert tube 1®4. You can also pull out the inner tube 106 and fill at least the lower end of the insert tube 104 above the plug (z. B. the lower 300 to 900 m) with a solid or solidifying material or building material, e.g. B. with gravel, cement, plastics and the like.

Die Kernreaktionseinrichtung kann in beliebiger Weise in den Hohlraum 14' eingeführt werden, z. B. durch den Stopfen 116 oder vor dessen Einbringung. Sie kann auch an einem (in der Zeichnung nicht gezeigten) Kabel herunterhängen. Außerdem wird man Vorrichtungen zum Zünden der Kernreaktionseinrichtungen zu einem im voraus bestimmten Zeitpunkt vorsehen oder auch ein elektrisches Kabel, das von einem über der Erdoberfläche befindlichen Zündmechanismus ausgeht.The nuclear reaction device can be inserted into the cavity in any desired manner 14 'are introduced, e.g. B. through the plug 116 or before its introduction. It can also hang down from a cable (not shown in the drawing). In addition, devices for igniting the nuclear reaction devices become one provide a predetermined time in advance or an electrical cable from a detonation mechanism located above the earth's surface goes out.

Nach dem Zünden der Kernreaktionseinrichtungen sind die dafür benutzten Hohlräume, z. B. 14 ', wieder durch die zugehörigen Schächte 14 oder durch andere (hier nicht gezeigte) Schächte erreichbar, die von der Erdoberfläche unmittelbar in den Hohlraum 14' gebohrt sind.After the nuclear reaction equipment has been ignited, the ones used for this purpose are used Cavities, e.g. B. 14 ', again through the associated shafts 14 or by others (not shown here) shafts accessible directly from the earth's surface are drilled into cavity 14 '.

Für die Kernumwandlung dienen solche Einrichtungen, die ihre gesamte verfügbare Energie praktisch innerhalb von nicht mehr als etwa einer Minute nach Erreichung des kritischen Punktes durch die Umwandlung freigegeben.Such facilities are used for the core transformation, which use their entire available energy practically within no more than about a minute Reaching the critical point released by the conversion.

Die Brennstoffe der Kernreaktionseinrichtungen können aus spaltbaren Bestandteilen, aus verschmelzbaren Bestandteilen oder beiden bestehen. Die Brennstoffe sollten möglichst billig sein und möglichst nur Abfallisotope sein. In der folgenden Tabelle sind einige brauchbare Brennstoffe, die daraus erhältlichen Reaktionsprodukte und die frei werdenden Energiemengen Q aufgeführt: Verwendbare exotherme Kernreaktionen Reaktion Q in meV 1. P#(n,x)D=.............. 2,230 ± 0,005 2. D2(n,a)T-;.............. 6,25 ± 0,008 @. D'-(p,a)He. ............ 5,50 ± 0,03 4. D=(d,p)T3 ............. 4,030 ± 0,006 ** 5. D2(d,n)He3 . . . . . . . . . . . . 3,265 ± 0,009 @` 6. T3(p,x)He4 ............ 19,7 ± 0,04** 7. T3(d,n)Her ............ 17,578 ± 0,030 ** B. He3(t,p)He: . ........... 11,18 ± 0,07 9. He3(n.p)T3 ............ 0,766 ± 0,010 10. He3(d,p)He4 ........... 18,45 ± 0,017 Bevorzugte Umsetzungen. ** Zu den günstigsten Ergebnissen führende Umsetzungen. Reaktion Q in MeV 11. He3(d,a)Lis ........... 16,3 ± 0,2* 12. He3(He3,p)Lis ......... 10,86 ± 0,15 13. Lis(n,a)T3 ............. 4,804 ± 0,022 1' 14. Lis(p,a)He3 ............ 4,023 ± 0,003 15. Lis(d,a)He4 ............ 22,396 ± 0,012** 16. Lis(d,p)Li7 ............ 5,028 ± 0,003'` 17. Lis(d,n)Be7 ............ 3,40 ± 0,05 18. Lis(t,d)Li7 ........ . ... 0,982 ± 0,007 19. Lis(He3,p)Bes .......... 16,60 ± z 20. Li?(p,a)He4 ............ 17,346 ± 0,010 21. Li%(p.x)Be3 ............ 17,l 1 0,2* 22. Li7(d,a)He5 ............ 14,2 ± 0,1 * 23. Li7(d,n)Beg ............ 15,0 ± 0,1* 24. Li7(t,a)He6 ............ 9,79 ± 0,03 25. Bes-@ 2a .............. 0,094 ± 0,001 Bevorzugte Umsetzung. "`* Zu den günstigsten Ergebnissen führende Umsetzungen. Die Kernverschmelzungsreaktion wird normalerweise durch eine ausreichende Masse eines spaltbaren Elements, z. B. von U233, U235 Pu23s, ausgelöst, das in einen kritischen Zustand und dadurch zur Explosion gebracht wird.The fuels of the nuclear reaction facilities can consist of fissile components, of fusible components or both. The fuels should be as cheap as possible and, if possible, only be waste isotopes. The following table lists some useful fuels, the reaction products that can be obtained from them and the amounts of energy Q released: Usable exothermic nuclear reactions Response Q in meV 1. P # (n, x) D = .............. 2.230 ± 0.005 2. D2 (n, a) T -; .............. 6.25 ± 0.008 @. D '- (p, a) He. ............ 5.50 ± 0.03 4. D = (d, p) T3 ............. 4.030 ± 0.006 ** 5. D2 (d, n) He3. . . . . . . . . . . . 3.265 ± 0.009 @ ` 6. T3 (p, x) He4 ............ 19.7 ± 0.04 ** 7. T3 (d, n) Her ............ 17.578 ± 0.030 ** B. He3 (t p) He. ........... 11.18 ± 0.07 9. He3 (np) T3 ............ 0.766 ± 0.010 10. He3 (d, p) He4 ........... 18.45 ± 0.017 Preferred implementations. ** Implementations leading to the best results. Reaction Q in MeV 11. He3 (d, a) Lis ........... 16.3 ± 0.2 * 12. He3 (He3, p) Lis ......... 10.86 ± 0.15 13. Lis (n, a) T3 ............. 4.804 ± 0.022 1 ' 14. Lis (p, a) He3 ............ 4.023 ± 0.003 15. Lis (d, a) He4 ............ 22.396 ± 0.012 ** 16. Lis (d, p) Li7 ............ 5.028 ± 0.003`` 17. Lis (d, n) Be7 ............ 3.40 ± 0.05 18. Lis (t, d) Li7 ......... ... 0.982 ± 0.007 19. Lis (He3, p) Bes .......... 16.60 ± z 20. Li? (P, a) He4 ............ 17.346 ± 0.010 21. Li% (px) Be3 ............ 17, l 1 0.2 * 22. Li7 (d, a) He5 ............ 14.2 ± 0.1 * 23. Li7 (d, n) Beg ............ 15.0 ± 0.1 * 24. Li7 (t, a) He6 ............ 9.79 ± 0.03 25. Bes - @ 2a .............. 0.094 ± 0.001 Preferred implementation. "` * Implementations leading to the best results. The nuclear fusion reaction is normally triggered by a sufficient mass of a fissile element, e.g. B. triggered by U233, U235 Pu23s, which is brought into a critical state and thereby exploded.

Manchmal ist es von Vorteil, wenn man die gewünschte Energiemenge nur aus Kernspaltungsreaktionen gewinnt. Aus wirtschaftlichen Gründen sind jedoch Kernverschmelzungensreaktionen vorzuziehen.Sometimes it is beneficial to have the desired amount of energy wins only from nuclear fission reactions. However, for economic reasons Preferable to nuclear fusion reactions.

Die bei der Kernreaktion frei werdende Energie erwärmt das Wasser in dem Hohlraum bis zur Erzeugung von überhitztem Dampf, meist auf Temperaturen von etwa 425 bis 815° C, unter Drücken von etwa 105 bis 7000 kg/cm2; gleichzeitig entsteht eine große Zahl verschiedener radioaktiver Isotope aus dem Kernbrennstoff. Außerdem kann ein Teil des Salzes verflüssigt und/oder verflüchtigt werden, und es kann molekulares, atomares oder ionisches Chlor oder Natrium usw.,entstehen. Ferner kann eine kleine Menge Wasser in molekularen, atomaren oder ionischen Sauerstoff, molekularen, atomaren oder ionischen Wasserstoff und Wasserstoffsuperoxyd oder in dessen Radiolyseprodukte (z. B. -OH) umgewandelt werden.The energy released during the nuclear reaction heats the water in the cavity until superheated steam is generated, usually at temperatures from about 425 to 815 ° C, under pressures of about 105 to 7000 kg / cm2; simultaneously A large number of different radioactive isotopes arise from the nuclear fuel. In addition, part of the salt can be liquefied and / or volatilized, and Molecular, atomic or ionic chlorine or sodium etc. can be formed. Furthermore, a small amount of water can be found in molecular, atomic or ionic oxygen, molecular, atomic or ionic hydrogen and hydrogen peroxide or in whose radiolysis products (e.g. -OH) are converted.

Nach der Explosion hält man den Hohlraum zweckmäßig noch etwa 5 bis 10 Tage verschlossen. Während dieser Zeit zerfallen die kurzlebigen radioaktiven Einheiten. Die reaktionsfähigen Chlor-, Natrium-, Wasserstoff-, Sauerstoffeinheiten usw. reagieren mit sich selbst oder miteinander, so daß dann ein thermodynamischer Gleichgewichtszustand erreicht wird. Diese 5 bis 10 Tage werden nachstehend als »Dampfreinigungs-Wartezeit« bezeichnet. Nach Ablauf dieser Zeit zapft man den Hohlraum an, z. B. durch Wegnahme oder Anbohrung des Stopfens 116.After the explosion, the cavity is expediently held for about 5 to Closed for 10 days. During this time, the short-lived radioactive ones decay Units. The reactive chlorine, sodium, hydrogen, oxygen units etc. react with themselves or with each other, so that then a thermodynamic Equilibrium is reached. These 5 to 10 days are hereinafter referred to as "Steam cleaning waiting time". After this time has elapsed, the cavity is tapped on, e.g. B. by removing or drilling the plug 116.

In Zusammenhang mit Fig. 1 sei - nur als Beispiel und zur Erläuterung - angenommen, daß als Energiequelle dafür eine 1,0-Megatonnen-Kernreaktionseinrichtung dient. Es sei ferner angenommen, daß die Turbine 60 eine 300000-Kilowatt-Turbine sei, die bei einer Dampfeintrittstemperatur von etwa 540° C, einem Dampfeintrittsdruck von etwa 84 kg/ cm2 und einem Auslaßdruck von etwa 0,14 kg/cm2 arbeitet. Dann erfordert der Betrieb der Turbine stündlich etwa 1,15610s kg Dampf. Wenn die Hohlräume 14' bis 18' ein Volumen von je etwa 0,213-108 m3 haben und vor jeder Explosion mit etwa 14,45-106 hl flüssigem Wasser gefüllt waren, dann entstehen bei der Explosion der 1,0-Megatonnen-Bombe etwa 1,44-109 kg Dampf von etwa 210 kg/cm2 Druck und etwa 540° C. Bei der angegebenen Dampfaustrittsgeschwindigkeit kann die Turbine 60 etwa 34 Tage lang betrieben werden, bevor der Druck in dem Hohlraum auf etwa 84 kg/cm2 zurückgegangen ist.In connection with FIG. 1 - only as an example and for explanation - Assume that the energy source for this is a 1.0 megaton nuclear reactor serves. Also assume that turbine 60 is a 300,000 kilowatt turbine be that at a steam inlet temperature of about 540 ° C, a steam inlet pressure of about 84 kg / cm2 and an outlet pressure of about 0.14 kg / cm2. Then requires the operation of the turbine every hour about 1.15610s kg of steam. When the cavities 14 ' up to 18 'have a volume of about 0.213-108 m3 each and before each explosion with approximately 14.45-106 hl of liquid water were then produced during the explosion 1.0 megaton bomb about 1.44-109 kg steam of about 210 kg / cm2 pressure and about 540 ° C. At the specified steam exit velocity, the turbine 60 can be approximately 34% Operated for days before the pressure in the cavity decreased to about 84 kg / cm2 is.

Im Zusammenhang mit einer Kraftanlage, wie sie soeben beschrieben wurde, sei eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.In connection with a power plant as just described a preferred embodiment of the present invention will be explained.

Für einen möglichst leistungsfähigen kontinuierlichen Betrieb einer 300000-Kilowatt-Anlage sieht man mindestens zwei und vorzugsweise sogar drei Hohlräume 14' bis 18' vor. Der Abstand der Hohlräume 14' bis 18' voneinander und von der Erdoberfläche sollte mindestens der Gleichung D = KFn entsprechen, in der D den Abstand in m - 0,3, K eine Konstante in Höhe von 2000 bis 4000, E die Energie der Reaktionseinrichtung in Megatonnen und n einen Exponenten in Höhe von 0,1 bis 0,5 bedeutet.For the most efficient possible continuous operation of a 300,000 kilowatt system, at least two and preferably even three cavities 14 'to 18' are provided. The distance of the cavities 14 'to 18' from one another and from the earth's surface should at least correspond to the equation D = KFn, in which D is the distance in m - 0.3, K is a constant of 2000 to 4000, E is the energy of the reaction device in megatons and n means an exponent of 0.1 to 0.5.

Vorzugsweise ist K etwa 3000 und n etwa 0,3 bis 0,4.Preferably, K is about 3000 and n is about 0.3 to 0.4.

Zur Vorbereitung einer Kernreaktion füllt man einen Hohlraum, z. B. 14', mit der gewünschten Menge Wasser, führt dann die Kernreaktionseinrichtung in ihn ein, verschließt den Schacht 14 und zündet die Reaktionseinrichtung, wodurch das Wasser hoch erhitzt und in Dampf umgewandelt wird. Nach Ablauf der Dampfreinigungszeit (mindestens 5 bis 10 Tage) zapft man den Hohlraum 14' an, indem man die Ventile 22 und 38 öffnet, so daß Dampf in die Leitung 46 strömt. Durch öffnen eines Ventils 59 in der Zweigleitung 58 kann man ihn unmittelbar in die Turbine 60 einlassen; hierbei sollte das Ventil 59 von solcher Art sein, daß es den Zutritt des Dampfes nach der Turbine 60 unter praktisch gleichbleibendem Druck hält.To prepare for a nuclear reaction, a cavity is filled, e.g. B. 14 ', with the desired amount of water, then leads the nuclear reaction device into it a, closes the shaft 14 and ignites the reaction device, whereby the water is heated up and converted into steam. After the steam cleaning time has elapsed (at least 5 to 10 days) the cavity 14 'is tapped by opening the valves 22 and 38 opens so that steam flows into line 46. By opening a valve 59 in the branch line 58 it can be let into the turbine 60 directly; here the valve 59 should be of such a type that it allows the entry of the steam after the turbine 60 holds under practically constant pressure.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß man das Ventil 59 schließt und die Ventile 49 und 56 öffnet, so daß der Dampf vor seinem Eintritt in die Turbine 60 durch die Wärmeausnutzungs- oder Bearbeitungsanlage 48 strömen muß. Die Anlage 48 wird gewöhnlich dann eingeschaltet, wenn der Hohlraum kurz nach der Explosion angezapft wird, so daß im Dampf noch radioaktive Einheiten enthalten sind, oder auch als Vorsichtsmaßnahme.Another possibility is to close the valve 59 and open the valves 49 and 56 so that the steam must flow through the heat recovery or processing plant 48 before it enters the turbine 60. The system 48 is usually switched on when the cavity is tapped shortly after the explosion so that radioactive units are still contained in the vapor, or as a precautionary measure.

Die Anlage 48 enthält z. B. eine Schicht aus einem höchst porösen feinkörnigen Adsorptionsmittel, z. B. aus Holzkohle oder aktiver "-Tonerde, durch die der Dampf hindurchtritt. Dadurch werden in dem Dampf mitgerissene feste Teilchen innerhalb der Schicht aus den porösen Medien festgehalten, und außerdem werden gasförmige Verunreinigungen des Dampfes adsorbiert, die schwerer als der Dampf. sind.The system 48 contains z. B. a layer of a highly porous fine-grain adsorbent, e.g. B. charcoal or active "clay, by which the steam passes through. This causes solid particles to become entrained in the steam retained within the layer of the porous media, and also become gaseous Impurities adsorbed by the steam that are heavier than the steam. are.

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung tragen die porösen Stoffe eine darauf abgeschiedene katalytisch wirksame Menge eines Katalysators, z. E. aus Platin, Chromsesquioxyd, Nickeloxyd, um etwa im Dampf vorhandene andere Stoffe, wie H_." 02 oder Wasserstoffsuperoxyd, zu Wasser (d. h. Dampf) umzuwandeln. In ähnlicher Weise können andere unter Umständen reaktionsfähige Bestandteile im Dampfstrom unschädlich gemacht werden. Es versteht sich auch, daß man zum Anzapfen der Hohlräume auch einen besonderen (in der Zeichnung nicht gezeigten) Auslaßschacht für diesen Zweck bohren kann.According to a particular embodiment of the invention, the porous Substances a catalytically effective amount of a catalyst deposited thereon, z. E. From platinum, chromium sesquioxide, nickel oxide, and others present in the vapor To convert substances such as H_. "02 or hydrogen peroxide to water (i.e. steam). Similarly, other possibly reactive components in the Steam flow can be rendered harmless. It goes without saying that you can tap into it The cavities also have a special outlet duct (not shown in the drawing) can drill for this purpose.

Den aus der Turbine 60 kommenden Abdampf kann man durch die Leitung 71 ableiten; vorzugsweise jedoch kondensiert man ihn in dem Kondensator 66 und leitet das erhaltene Wasser vor der anschließenden Rückleitung in einen anderen Hohlraum, z. B. nach 16', erst in einen Sammler 70. In diesem Fall ist deshalb das Ventil 40 des Schachtes 16 geschlossen und die Ventile 24 und 86 offen. Etwa zur gleichen Zeit führt man durch den Schacht 18 Wasser in den Hohlraum 18' ein. Bevor nun der Druck des Dampfes innerhalb des Hohlraumes 14' durch die Dampfentnahme auf etwa 84 kg/cm= zurückgegangen ist und vorzugsweise mindestens etwa 5 bis 10 Tage vor dieser Zeit, bringt man eine Kernreaktionseinrichtung in der vorher beschriebenen Weise im Schacht 18' zur Explosion.The exhaust steam coming from the turbine 60 can be discharged through the line 71; however, it is preferably condensed in the condenser 66 and the water obtained is passed into another cavity, e.g. B. after 16 ', first into a collector 70. In this case, therefore, the valve 40 of the shaft 16 is closed and the valves 24 and 86 are open. At about the same time, water is introduced into the cavity 18 'through the shaft 18. Before the pressure of the steam within the cavity 14 'has decreased to about 84 kg / cm = due to the steam extraction and preferably at least about 5 to 10 days before this time, a nuclear reaction device is detonated in the shaft 18' in the manner described above .

Ist dann der Druck in dem Hohlraum 14' auf etwa 84 kg/cm2 gesunken, so zapft man den Hohlraum 18' an, schließt das Ventil 38 für den Schacht 14 und öffnet die Ventile 26 und 42 für den Schacht 18, so daß Dampf aus dem Hohlraum 18' in die Leitung 46 fließt. Gleichzeitig wird auch das Ventil 86 in der Rückführleitung 78 nach dem Schacht 16 geschlossen und das Ventil 84 in der Rückführleitung 76 für den Schacht 14 geöffnet, so daß das Kondenswasser aus dem Sammler 70 nun in den Hohlraum 14' fließen kann. Sobald sich später der Druck in dem Hohlraum 18' durch die Dampfentnahme dem Wert 84 kg/cm2 nähert, bringt man in dem Hohlraum 16' eine neue Kernreaktionseinrichtung zur Explosion und stellt danach die Ventile so ein, daß Dampf aus dem Raum 16' abziehen und Kondenswasser aus dem Sammler 70 nach 18' fließen kann. Sobald sich später der Druck des Dampfes in dem Raum 16' 84 kg/cmL nähert, zündet man eine Kernreaktionseinrichtung im Hohlraum 14' und wiederholt diesen Kreislauf beliebig oft.If the pressure in the cavity 14 'has then dropped to about 84 kg / cm2, the cavity 18' is tapped, the valve 38 for the shaft 14 is closed and the valves 26 and 42 for the shaft 18 are opened, so that steam is released the cavity 18 'flows into the conduit 46. At the same time, the valve 86 in the return line 78 after the shaft 16 is closed and the valve 84 in the return line 76 for the shaft 14 is opened so that the condensed water can now flow from the collector 70 into the cavity 14 '. As soon as the pressure in the cavity 18 'later approaches the value 84 kg / cm2 as a result of the steam extraction, a new nuclear reaction device is caused to explode in the cavity 16' and the valves are then set so that steam is withdrawn from the space 16 'and Condensation water can flow out of the collector 70 after 18 '. As soon as the pressure of the steam in the space 16 'approaches 84 kg / cmL later, a nuclear reaction device is ignited in the cavity 14' and this cycle is repeated as often as desired.

Eine andere Ausführungsform des Verfahrens ist in Fig. 3 und 4 schematisch dargestellt.Another embodiment of the method is shown schematically in FIGS shown.

Fig. 3 zeigt einen unter der Erdoberfläche liegenden Salzdom 200, der von oben her durch mindestens einen Hauptschacht 202 angebohrt ist. Nach dieser Ausführungsform hat man in dem Salzdom 200 unterhalb des Hauptschachtes 202 einen länglichen Hohlraum 206 hergestellt, der hier zwischen etwa 15 und 60 m Durchmesser und ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser mindestens wie etwa 30:1 hat. Vorzugsweise liegt das Länge-Durchmesser-Verhältnis zwischen etwa 50:1 und etwa 100:1. Ein erster Seitenschacht 210 mit einem für die Einführung einer Kemreaktionseinrichtung ausreichenden Durchmesser wird nun so gebohrt, daß er den Hohlraum 206 in mittlerer Höhe trifft, und ein zweiter Seitenschacht 214 so, daß er den Hohlraum 206 unten trifft. Man kann auch noch einen dritten Seitenschacht 218 so bohren, daß er den Hohlraum 206 an seinem oberen Ende trifft. Bei dieser Ausführungsform können etwa die untersten 10 bis 40 % des Hohlraumes (z. B. 206) mit einem stückigen Feststoff gefüllt werden. Zum Beispiel kann der Hohlraum 206 teilweise mit Kies 222 oder einem ähnlichen stückigen Gut gefüllt sein. Als nächsten Schritt bringt man eine Kernreaktionseinrichtung durch den ersten Seitenschacht 210 in einer Stellung seitlich von der Achse des Hohlraumes und vorzugsweise an einer Wand davon etwa in mittlerer Höhe an. Vorzugsweise befindet sich die Vorrichtung oberhalb des Spiegels der Wasser- oder Feststoff-Füllung in dem Hohlraum.3 shows a salt dome 200 lying below the surface of the earth, which is drilled from above through at least one main shaft 202. According to this embodiment, an elongated cavity 206 has been produced in the salt dome 200 below the main shaft 202, which here has a diameter of between about 15 and 60 m and a length to diameter ratio of at least about 30: 1. Preferably the length-to-diameter ratio is between about 50: 1 and about 100: 1. A first side shaft 210 with a diameter sufficient for the introduction of a nuclear reaction device is now drilled so that it meets the cavity 206 in the middle, and a second side shaft 214 so that it meets the cavity 206 at the bottom. A third side shaft 218 can also be drilled so that it meets the cavity 206 at its upper end. In this embodiment, about the lowest 10 to 40% of the cavity (z. B. 206) can be filled with a lumpy solid. For example, the cavity 206 can be partially filled with gravel 222 or a similar lumpy material. The next step is to mount a nuclear reaction device through the first side shaft 210 in a position to the side of the axis of the cavity and preferably on a wall thereof at approximately mid-height. The device is preferably located above the level of the water or solid filling in the cavity.

Die Kernreaktionseinrichtung wird so bemessen, daß bei ihrer Explosion die frei werdende Energie zur Verflüchtigung und/oder zum Schmelzen des Salzes an den Wandungen der Höhlung ausreicht. Die Verflüchtigung und das Schmelzen sind am Explosionspunkt am ausgeprägtesten, so daß sich die Form des Hohlraumes in der Explosionszone durch Umwandlung des ursprünglich darin enthaltenen festen Salzes in den flüssigen oder dampfförmigen Zustand zu einer kugeligen bis elliptischen Form erweitert. Sobald einige Tage nach der Explosion ein Gleichgewichtszustand erreicht ist, ist mindestens ein Teil des verflüchtigten Salzes in den flüssigen Zustand kondensiert, so daß der untere, unterhalb der elliptischen Zone liegende Teil des Hohlraumes mindestens teilweise mit geschmolzenem Salz gefüllt ist.The nuclear reaction device is dimensioned so that when it explodes the energy released to volatilize and / or melt the salt the walls of the cavity is sufficient. The volatilization and melting are on Explosion point most pronounced, so that the shape of the cavity in the explosion zone by converting the solid salt originally contained in it into the liquid one or vaporized state expanded to a spherical to elliptical shape. As soon a state of equilibrium is reached a few days after the explosion is at least a part of the volatilized salt condenses in the liquid state, so that at least the lower part of the cavity lying below the elliptical zone is partially filled with molten salt.

Fig. 4 zeigt, wie sich der längliche Hohlraum 206 (Fig. 3) in der Mitte zu einem kugeligen bis elliptischen Raum 228 erweitert hat_, entweder durch Verflüssigung des Salzes an der Explosionsstelle oder durch gleichzeitige Verflüchtigung und Schmelzen des Salzes. Das flüssige Salz, dessen Temperatur über dem Schmelzpunkt liegt, sammelt sich im Unterteil des Hohlraumes 206 unterhalb der Erweiterung 228 zu einem Sumpf. Infolge der Explosion kann in gewissem Umfang Salz von den Hohlraumwänden absplittern, doch werden solche Absplitterungen auch alsbald flüssig und sammeln sich mit in dem Sumpf an, dessen Spiegel bei 230 liegt.Fig. 4 shows how the elongated cavity 206 (Fig. 3) in the Middle to a spherical to elliptical space 228_, either through Liquefaction of the salt at the point of explosion or through simultaneous volatilization and melting the salt. The liquid salt whose temperature is above the melting point lies, collects in the lower part of the cavity 206 below the extension 228 to a swamp. As a result of the explosion, some salt can get off the cavity walls splinter, but such splinters also immediately become liquid and collect meet in the swamp, the level of which is 230.

Das vorhandene Wasser befindet sich im Dampf oberhalb des Sumpfes, zusammen mit Luft oder anderen ursprünglich vorhandenen Gasen, und steht im Gleichgewicht mit dem vorhandenen Salzdampf.The existing water is in the steam above the sump, together with air or other originally existing gases, and is in equilibrium with the existing salt vapor.

Der Durchmesser der kugelförmigen bis elliptischen Hohlraumerweiterung 228 hängt natürlich von der Stärke der vorausgegangenen Explosion ab. War der Hohlraum 206 z. B. anfangs etwa 1500 m lang und etwa 30 m im Durchmesser und ergab die Kernreaktionseinrichtung eine Leistung von 1 Megatonne, so kann die Erweiterung 228 einen Durchmesser von etwa 150 m erreichen.The diameter of the spherical to elliptical cavity expansion 228 depends, of course, on the strength of the previous explosion. Was the cavity 206 z. B. initially about 1500 m long and about 30 m in diameter and resulted in the nuclear reaction facility an output of 1 megaton, the extension 228 can have a diameter of reach about 150 m.

Der nach der Explosion in dem Hohlraum gebildete Dampf kann durch den Hauptschacht 202 abgezogen werden. In diesem Fall kann es vorteilhaft sein, wenn man gleichzeitig Abschreckwasser durch den dritten Seitenschacht 218 am oberen Ende des Hohlraumes 206 einspritzt, um einen unmittelbaren Wärmeaustausch durch Berührung des Dampfes mit Wasser zu erreichen, so daß sich die Temperatur des durch den Hauptschacht 202 entweichenden Dampfes auf die gewünschte Höhe einstellt.The vapor formed in the cavity after the explosion can pass through the main duct 202 can be withdrawn. In this case it can be advantageous if you at the same time quenching water through the third side shaft 218 at the top End of cavity 206 is injected to allow immediate heat exchange Contact of the steam with water, so that the temperature of the through adjusts the main duct 202 escaping steam to the desired height.

Enthält der Hohlraum 206 praktisch kein Wasser mehr, so kann man frisches Wasser zur Umwandlune in Dampf durch die Seitenschächte 210 oder 214 in den Unterteil des Hohlraumes 206 einspritzen. Der entstandene Dampf entweicht aus der Salzschmelze und zieht durch den Hauptschacht 202 ab. Auch hierbei kann Abschreckwasser am oberen Ende des Hohlraumes 206 durch den Schacht 218 eingeführt werden, um die Temperatur des durch den Schacht 202 abströmenden Dampfes zu regulieren.If the cavity 206 contains practically no more water, fresh one can be used Water for conversion to steam through the side ducts 210 or 214 in the base of the cavity 206. The resulting steam escapes from the molten salt and withdraws through the main duct 202. Here, too, quenching water can be at the top End of cavity 206 can be inserted through duct 218 to set the temperature to regulate the steam flowing out through the shaft 202.

Wenn die durch Explosion einer Kernreaktionseinrichtung in dem Hohlraum 208 erzeugte Wärme durch Abziehen von Dampf praktisch verbraucht ist, läßt man eine ähnliche Einrichtung in einem benachbarten Hohlraum explodieren, und verfährt dabei, wie oben an Hand von Fig. 1 erläutert, so, daß kontinuierlich Dampf geliefert wird.When the by explosion of a nuclear reaction facility in the cavity 208 heat generated by the removal of steam is practically consumed, one leaves one similar device explode in an adjacent cavity, proceeding in the process, as explained above with reference to FIG. 1, so that steam is continuously supplied.

Die in Fig. 3 und 4 gezeigte Ausführungsform der Erfindung bietet verschiedene Vorteile. Zum Beispiel lassen sich längliche schmale Hohlräume in Salzdomen mit Wasser ziemlich billig durch Auslaugung herstellen. Die durch die Explosion entstandene Salzschmelze stellt einen Wärmespeicher dar, so daß man in beliebig großer Menge und zu jedem gewünschten Zeitpunkt nach der Explosion Wasser zwecks Umwandlung in Dampf nachfüllen kann. Außerdem ist, wenn die Schächte 214 und 218 mindestens etwa 30 m Hohlraumdurchmesser von der Explosionsstelle entfernt liegen, die Gefahr von Stoßschäden in diesen Schächten nur sehr gering.The embodiment of the invention shown in FIGS. 3 and 4 offers various advantages. For example, elongated narrow cavities can be found in salt domes Produce fairly cheaply with water by leaching. The one from the explosion resulting molten salt represents a heat storage, so that you can in any large amount and at any desired point in time after the explosion water for the purpose of Can refill conversion to steam. Also, if the bays 214 and 218 are at least about 30 m cavity diameter away from the explosion site, the risk of impact damage in these shafts is very low.

Bei der Ausführung nach Fig. 5 stellt man zwei kugelige Hohlräume A und B durch Niederbringen von Bohrlöchern 1 und 2 her, etwa in derselben Weise, wie es für Erdölbohrungen üblich ist. Diese Bohrlöcher haben vorzugsweise Durchmesser von 50 bis 75 cm. Zur Schaffung der Hohlräume A und B erweitert man die Bohrlöcher dann unten durch eine Reihe von immer stärkeren Sprengungen. Wenn auch zur Vermeidung von Explosionsdurchschlägen nach der Erdoberfläche hin das Arbeiten mit mehreren aufeinanderfolgenden Explosionen zweckmäßig ist, so ist es doch zur Vermeidung von Nachbohrungen gut, mit so wenig Sprengungen wie möglich auszukommen. Zum Beispiel kann man für die erste Explosion eine kleine Kernreaktionseinrichtung von etwa 10 Kilotonnen und anschließend für eine zweite Explosion eine Kernverschmelzungsbombe von etwa 1 Megatonne zur Herstellung des endgültigen Hohlraums nehmen. Die so hergestellten Hohlräume sollten sich mindestens 1200 m unter der Erde befinden oder zumindest hinreichend tief unter der Erdoberfläche, um eine Oberflächenzerstörung durch die Explosion zu vermeiden. Die so hergestellten Hohlräume sind annähernd kugelförmig und haben Durchmesser von 240 bis 720 m. Es wurde gesc'@iätzt, daß die Hohlräume auch bei Verwendung einer Bombe, deren Leistung 20 Megatonncn (TNT) entspricht, nur 3300 m unterhaib der Erdoberfläche zu liegen brai:chcn, urn Zersiörungen an ihr zu vermeiden.In the embodiment according to FIG. 5, two spherical cavities A and B are produced by drilling boreholes 1 and 2, roughly in the same way as is customary for oil wells. These boreholes preferably have a diameter of 50 to 75 cm. To create the cavities A and B , the drill holes are then widened at the bottom by a series of increasingly stronger blasts. Even if working with several successive explosions is advisable in order to avoid explosion penetrations towards the surface of the earth, it is nevertheless good to get by with as few explosions as possible in order to avoid further drilling. For example, a small nuclear reactor of about 10 kilotons can be used for the first explosion and then a nuclear fusion bomb of about 1 megaton for a second explosion to create the final cavity. The cavities produced in this way should be located at least 1200 m below the earth or at least sufficiently deep under the earth's surface to avoid surface destruction by the explosion. The cavities produced in this way are approximately spherical and have a diameter of 240 to 720 m. It was etched that the cavities would be only 3300 m below the surface of the earth, even if a bomb with a power equivalent to 20 megatons (TNT) was used : chcn to avoid damage to it.

Einer der Hohlräume, z. B. A, wird dann zu 50 bis 75 % seines Fassungsvermögens mit Wasser oder einer ähnlichen Flüssigkeit 3 gefüllt, während er im übrigen Teil (in Raum 4) ein Gas 4, wie Luft, Dampf, Stickstoff, Wasserstoff, Erdgas usw., vorzugsweise ein Gas von geringer Dichte, enthält. Dieses Gas übt eine Pufferwirkung aus und mildert die Stoßwelle der Explosion stark. Bei der darauffolgenden Einführung der Kernreaktionseinrichtung (6) in den Hohlraum bringt man sie - von oben gesehen - etwa in der Mitte des Hohlraumes und - von der Seite gesehen - im mittleren Drittel unterhalb der Wasseroberfläche an, wie es aus der Zeichnung hervorgeht, und dichtet dann das Bohrloch 1 ab. Dies kann durch Ausfüllen des Bohrloches auf eine bestimmte Höhe, z. B. 600 m, unter Verwendung von üblichem Zement oder einer weichen, leicht ausbohrbaren Masse, z. B. Asphalt, geschehen. Nach der Kernexplosion beträgt die Temperatur in der Höhle etwa 260 bis 1100° C. Der Druck wird durch das Gewicht des Abraums über dem Hohlraum bestimmt. Nach der Explosion treibt man ein weiteres Bohrloch oder eine Leitung 7 zum Abzapfen der erwärmten Übertragungsmedien (Flüssigkeit oder Gase und Dämpfe) in den Hohlraum hinein, das vorzugsweise bis in das untere Achtel des Hohlraumes reicht. Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform der Erfindung steigen die erhitzte Flüssigkeit oder die Gase durch die Leitung 7 in einen Wärmeaustauscher 8 und erwärmen dort eine für Stromversorgungszwecke bestimmte Flüssigkeit oder ein Gas. Zum Beispiel wird hier Wasser in einer Leitung 9 verdampft. Der erhaltene Dampf strömt aus der Leitung 9 einer Kraftanlage 13 zu, z. B. einem mit Dampfturbinen betriebenen Kraftwerk. Die F!üssigkeit oder das Gas aus der Leitung 7 strömt dann nach Abgabe eines Teils seiner Energie in dem Wärmaustauseher 8 durch die Leitung 11 in den zweiten Hohlraum B und wird gespeichert.One of the cavities, e.g. B. A, then becomes 50 to 75% of its capacity filled with water or a similar liquid 3, while the rest of the part (in room 4) a gas 4, such as air, steam, nitrogen, hydrogen, natural gas, etc., preferably a low density gas. This gas has a buffer effect and greatly attenuates the shock wave of the explosion. With the subsequent introduction of the Nuclear reaction device (6) is brought into the cavity - seen from above - approximately in the middle of the cavity and - seen from the side - in the middle third below the surface of the water, as shown in the drawing, and seals then drill hole 1. This can be done by filling the borehole to a specific Height, e.g. B. 600 m, using conventional cement or a soft, light drillable mass, e.g. B. asphalt, happen. After the core explosion, the Temperature in the cave around 260 to 1100 ° C. The pressure is due to the weight of the Overburden determined over the cavity. After the explosion you drift another borehole or line 7 for tapping the heated transmission media (Liquid or gases and vapors) into the cavity, which is preferably up to reaches into the lower eighth of the cavity. In the embodiment shown in FIG According to the invention, the heated liquid or gases rise through line 7 in a heat exchanger 8 and heat there a intended for power supply purposes Liquid or gas. For example, water is evaporated in a line 9 here. The steam obtained flows from line 9 to a power plant 13, for. B. a power plant powered by steam turbines. The liquid or gas from the pipe 7 then flows through the heat exchanger 8 after part of its energy has been released the line 11 into the second cavity B and is stored.

Je nach der Größe der Anlage kann dieses Abzapfen von erhitzter Flüssigkeit oder Dampf aus dem Hohlraum A mehrere Wochen, z. B. 2 bis 50 Wochen, andauern. Schließlich werden etwa 50 bis 100% des ursprünglich in dem HohlraumA enthaltenen Wassers durch die Leitungen 7 und 11 in den Hohlraum B übergeleitet. Bei dieser Ausführungsform, die einen Wärmeaustauscher 8 benötigt, lassen sich etwa 30 bis 80 % der Energie der Kernreaktionseinrichtung 6 in dem Wärmeaustauscher gewinnen.Depending on the size of the system, this can draw off heated liquid or steam from cavity A for several weeks, e.g. B. 2 to 50 weeks. In the end about 50 to 100% of the water originally contained in the cavity A will pass through the lines 7 and 11 are transferred into the cavity B. In this embodiment, which requires a heat exchanger 8, can use about 30 to 80% of the energy the nuclear reaction device 6 win in the heat exchanger.

Infolge der Abkühlung der Flüssigkeit in der Leitung 7 auf ihrem Weg durch den Wärmeaustauscher 8 wird sie dichter, so daß sie durch den Dichteunterschied von selbst in der Leitung 11 nach unten in den Hohlraum B sinkt. Die bei dieser Umlaufführung auftretende Kraft beträgt etwa 35 kg/cm2, es sind deshalb keine Förderpumpen nötig.As a result of the cooling of the liquid in the line 7 on its way by the heat exchanger 8, it becomes more dense, so that they by the difference in density by itself in the line 11 sinks down into the cavity B. The one with this one The force occurring in circulation is around 35 kg / cm2, so there are no feed pumps necessary.

Zwar könnte man die abgekühlte Flüssigkeit aus dem Wärmeaustauscher auch in denselben Hohlraum zurückleiten, aus dem sie gekommen ist, doch würde sie die zurückgebliebene Flüssigkeit usw. in dem Hohlraum abkühlen, so daß die Temperatur allmählich zurückgehen und die thermodynamische Leistung verringert werden würde. Nach der Erfindung wird dies durch Anordnung eines zweiten Hohlraumes vermieden.It is true that you could remove the cooled liquid from the heat exchanger also lead back into the same cavity from which it came, but it would cool the remaining liquid, etc. in the cavity, so that the temperature would gradually decrease and the thermodynamic performance would be reduced. According to the invention, this is avoided by arranging a second cavity.

Zur Erleichterung dieses Umlaufs der Flüssigkeit zwischen den Hohlräumen kann man aus dem Hohlraum B das Gas durch ein Bohrloch 2 nach dem Bohrloch 1 des Hohlraumes A leiten, so daß das ganze System durch die natürlichen Dichteunterschiede der Flüssigkeiten von selbst in Bewegung bleibt. Gegen Ende dieses Umlaufs kann es aber vorkommen, daß die durch die Dichteunterschiede bedingte Kraft nicht mehr ausreicht, um die Strömung in Gang zu halten, so daß man durch Pumpen der Gase zusätzliche Antriebskraft schaffen muß. Hierfür ist z. B. eine Pumpe 12 vorgesehen, die in entsprechender Weise mit den Leitungen 2 und 1 in Verbindung steht.To facilitate this circulation of the liquid between the cavities you can from the cavity B the gas through a borehole 2 after the borehole 1 of the Lead cavity A, so that the whole system through the natural differences in density the fluids keep moving by themselves. Towards the end of this cycle can but it can happen that the force caused by the differences in density no longer occurs sufficient to keep the flow going, so that one additional by pumping the gases Must create driving force. For this purpose z. B. a pump 12 is provided in the corresponding Way with lines 2 and 1 is in communication.

Wenn die Flüssigkeit im Hohlraum A erschöpft ist, hat die kalte Flüssigkeit in dem Hohlraum B etwa die richtige Höhe für die Wiederholung des Kreislaufs. Diese Höhe läßt sich durch Zusatz von Wasser regulieren. Der Hohlraum B ist sodann für die nächste Explosion bereit. Sobald diese erfolgt ist, tauschen die Hohlräume ihre Funktionen, d. h. der Hohlraum B liefert die heiße Flüssigkeit oder die Gase, und der Hohlraum A nimmt die kalte Flüssigkeit auf. Um die Stromerzeugung so einheitlich und gleichbleibend wie nur möglich zu gestalten, können für jedes Kraftwerk mehrere Hohlräume vorhanden sein.When the liquid in cavity A is exhausted, the cold liquid has in the cavity B about the correct height for the repetition of the cycle. These Height can be regulated by adding water. The cavity B is then for ready for the next explosion. As soon as this is done, the cavities swap theirs Functions, d. H. cavity B supplies the hot liquid or gases, and the cavity A receives the cold liquid. To make electricity generation so uniform and to make them as consistent as possible, several can be used for each power plant There may be cavities.

Beispiel In einem vulkanischen Gestein bringt man zwei Bohrlöcher von 75 cm Durchmesser bis zu einer Tiefe von 5250 m unterhalb der Erdoberfläche nieder. Diese Bohrlöcher erweitert man an ihren unteren Enden zu kugeligen Hohlräumen von bis zu etwa 600 m Durchmesser durch wiederholte Kernexplosionen von immer größerer Stärke, wobei man von Kernreaktionseinrichtungen mit Leistungen entsprechend 10 Kilotonnen TNT ausgeht.Example In a volcanic rock you drill two holes from 75 cm in diameter to a depth of 5250 m below the surface of the earth low. These drill holes are enlarged at their lower ends to form spherical cavities of up to about 600 m in diameter due to repeated core explosions of ever larger ones Strength, whereby nuclear reaction facilities with performances corresponding to 10 Kilotons of TNT run out.

Einen der Hohlräume füllt man dann zu 75% seines Fassungsvermögens mit Wasser aus; im übrigen enthält er Luft.One of the cavities is then filled to 75% of its capacity with water off; otherwise it contains air.

Nun bringt man eine Kernverschmelzungsbombe mit einer Leistung von 20 Megatonnen TNT in die Mitte des so erzeugten Hohlraumes 150 m unterhalb der Wasseroberfläche ein, verstopft das Bohrloch auf eine Höhe von 60 m mit wenig durchlässigem Asphalt und zündet die Bombe.A nuclear fusion bomb with a capacity of 20 megatons of TNT is now placed in the center of the cavity created in this way 150 m below the surface of the water, the borehole is plugged to a height of 60 m with poorly permeable asphalt and the bomb is detonated.

Zum Abzapfen des erhitzten Übertragungsmediums aus dem Hohlraum bohrt man sodann ein zweites Loch von 75 cm Durchmesser und führt dadurch eine entsprechende Rohrleitung bis auf 30 m an den Boden des Hohlraumes ein. Der Druck in dem Hohlraum beträgt zu diesem Zeitpunkt etwa 1540 kg/cm2, die Temperatur des Mediums etwa 650° C.Drill to draw off the heated transmission medium from the cavity a second hole with a diameter of 75 cm is then made and a corresponding hole is made through it Pipeline up to 30 m to the bottom of the cavity. The pressure in the cavity at this point in time is around 1540 kg / cm2, the temperature of the medium around 650 ° C.

Das heiße Flüssigkeits- und Dampfmedium läßt man nun mit einer Geschwindigkeit von 2700 kg Dampf in der Sekunde unter 1050 kg/cm2 Druck an die Oberfläche steigen. Dieses Medium strömt erst durch einen Wärmeaustauscher und dann, noch 370° C warm, und unter 1680 kg/cm2 Druck an die Erdoberfläche, nach dem zweiten Hohlraum. Diesen Vorgang setzt man etwa 40 Wochen lang fort; am Ende dieser Zeit ist die Fließgeschwindigkeit zwar noch etwa dieselbe, nämlich 2700 kg Dampf in der Sekunde, aber der Druck beträgt nur noch 700 kg/ cm'-' und die Temperatur nur noch 4000 C. Der Kreislauf wird nun abgestoppt, und der andere Hohlraum wird für die nächste Explosion vorbereitet.The hot liquid and steam medium is now allowed to rise to the surface at a speed of 2700 kg steam per second under 1050 kg / cm2 pressure. This medium first flows through a heat exchanger and then, still at 370 ° C, and under 1680 kg / cm2 pressure to the earth's surface, to the second cavity. This process is continued for about 40 weeks; At the end of this time the flow rate is still about the same, namely 2700 kg of steam per second, but the pressure is only 700 kg / cm'- 'and the temperature is only 4000 C. The cycle is now stopped, and the other The cavity is being prepared for the next explosion.

Auf diese Weise werden bei einem Leistungsgrad von etwa 18 %, bezogen auf die bei der Kernumwandlung frei gewordene Energie, .etwa 4 - 109 Kilowattstunden Elektrizität erzeugt.In this way, at a performance level of about 18% on the energy released during the nuclear conversion, approx. 4 - 109 kilowatt hours Generates electricity.

Zwar ist für das vorliegende Verfahren jede bekannte Kernreaktionseinrichtung brauchbar; doch soll zur Erreichung möglichst hoher Leistungen die Kernreaktionseinrichtung vorzugsweise eine Stärke von etwa 1 bis 20 Megatonnen haben.It is true that any known nuclear reaction device is suitable for the present process useful; however, the nuclear reaction facility should be used to achieve the highest possible performance preferably have a strength of about 1 to 20 megatons.

Anstatt eine fertige Kernverschmelzungsbombe durch das Bohrloch in den Hohlraum einzuführen, kann man sie auch unter der Erde zusammensetzen. Hierzu kann man einen blasenartigen Behälter aus Kupfer verwenden, der zum Einsetzen in das Bohrloch flachgedrückt und gerollt worden ist. Sobald er den Hohlraum erreicht hat, drückt man den Kernbrennstoff in den Behälter ein, um ihn auf die gewünschte Form aufzublähen. Sodann wird der Kernbombenzünder eingesetzt, und die Ladung ist fertig zur Explosion.Instead of putting a finished nuclear fusion bomb through the borehole in to insert the cavity, they can also be put together underground. For this you can use a bubble-like container made of copper, which can be inserted into the borehole has been flattened and rolled. As soon as he reaches the cavity one pushes the nuclear fuel into the container to bring it to the desired position Puff shape. Then the nuclear detonator is deployed and the charge is ready to explode.

Durch die Anordnung der Vorrichtung nach der Erfindung pflanzt sich die Stoßwelle leicht durch die Flüssigkeit fort, und der nach unten gerichtete Teil der Welle wird leicht in die umgebende Felsschicht abgeleitet, wie die gestrichelten Pfeile angeben. Der aufwärts gerichtete Teil der Welle hingegen trifft auf die Gasschicht in dem Hohlraum. Da eine übertragung von Stoßenergie von einer dichten Flüssigkeit auf das weniger dichte Gas sehr wenig wirksam ist, wird ein großer Teil der Stoßenergie zurückgeworfen. Die kleine Menge, die sich durch das Gas weiterbewegt, wird wiederum von dem Gas nur wenig auf das darüberliegende Gestein übertragen, so daß der größte Teil der Energie zurückgeworfen wird, wie die gestrichelten Pfeile andeuten. Auf diese Weise setzt sich nur ein sehr kleiner Teil der Ausgangsenergie als Stoßwelle nach der Oberfläche hin fort.Due to the arrangement of the device according to the invention, plants grow the shock wave easily travels through the liquid, and the downward part the Wave is easily diverted into the surrounding rock layer, like the dashed ones Specify arrows. The upward part of the wave, however, hits the gas layer in the cavity. Because a transfer of impact energy from a dense liquid the less dense gas is very ineffective, a large part of the collision energy becomes thrown back. The small amount that moves on through the gas will turn transferred only a little of the gas to the rock above, so that the largest Part of the energy is thrown back, as indicated by the dashed arrows. on in this way only a very small part of the output energy settles as a shock wave towards the surface.

Zur weiteren Abschwächung der Stoßwelle kann man noch andere Mittel vorsehen. Zum Beispiel kann die Kernverschmelzungseinrichtung »zwiebelförmig« aufgebaut sein, um die Stoßwelle weniger steil ansteigen zu lassen. Hierbei besteht die Vorrichtung aus konzentrischen Kugelschalen. In der Mitte befindet sich der Zünder, und unmittelbar um ihn herum liegt ein Mantel aus dem Brennstoff, der gerade dick genug ist, um die Kernreaktion zu unterhalten. Um diesen herum liegt eine inerte Schicht, die ausreicht, um die durch die Zentralschmelzung frei werdende Energie auf eine Temperatur abzuschwächen, bei der sie gerade noch fähig ist, eine weitere Verschmelzung einzuleiten. Auf diese Schicht folgt sodann eine weitere Schale aus Brennstoff von kritischer Dicke und auf diese Schale eine weitere inerte Schale zur abermaligen Abschwächung usw. Auf diese Weise können so viele Schichten übereinandergelegt werden, wie zur Erreichung der gewünschten Gesamtstärke der Explosion erforderlich sind.Other means can be used to further weaken the shock wave provide. For example, the core fuser can have an "onion-shaped" structure to make the shock wave rise less steeply. Here is the device made of concentric spherical shells. In the middle is the detonator, and immediately Around it lies a jacket of the fuel that is just thick enough to to maintain the nuclear reaction. Around this is an inert layer that is sufficient to bring the energy released by the central melting down to one temperature at which it is barely able to initiate another merger. This layer is then followed by another shell of critical fuel Thick and on top of this shell another inert shell for further weakening etc. In this way as many layers can be superimposed as there are for Achieving the desired overall strength of the explosion are required.

Bei der Explosion einer solchen »zwiebelartigen« Bombe reagieren die aufeinanderfolgenden Schichten individuell. Sobald eine Brennstoff-Zwischenschicht reagiert, wird ein Teil der Energie nach der Mitte hin zurückgeworfen, und nur ein Bruchteil wird von der sich nach außen fortpflanzenden Stoßwelle mitge= nommen. Zuletzt strahlt natürlich sämtliche Energie nach außen, aber durch die »zwiebelartige« Anordnung wird ein großer Teil der Energie erst hinter der ersten Wellenfront wirksam. Infolgedessen ist die entsprechende Stoßwelle weder so steil noch so hoch, wie sie bei gleichzeitiger Explosion des gesamten Brennstoffes wäre. Eine derartige »ZwiebeIvorrichtung« eignet sich besonders gut für unterirdische Explosionen zur Erzeugung von Strom nach der Erfindung.When such an "onion-like" bomb explodes, they react successive layers individually. Once a fuel interlayer reacts, part of the energy is thrown back towards the center, and only one Fraction is taken along by the shock wave propagating outwards. Finally, of course, all energy radiates outwards, but through the "onion-like" Arrangement, a large part of the energy is only effective behind the first wave front. As a result, the corresponding shock wave is neither as steep nor as high as it with a simultaneous explosion of the entire fuel. Such a "onion device" is particularly suitable for underground explosions to generate electricity according to the invention.

Die Gefahr einer radioaktiven Verseuchung von Grundwasser muß natürlich möglichst vermieden werden. An sich bietet dies keine ernsten Schwierigkeiten, doch lassen sich diese dadurch beseitigen, daß man die Bedingungen während der Herstellung der Hohlräume so einrichtet, daß deren Wandungen ringsum glasiert werden. Diese »Glasierung« trägt dann außerdem dazu bei, Verluste an dem erwärmten Übertragungsmedium aus dem Hohlraum zu verhindern. Man kann also z. B. durch entsprechende Auswahl der Hohlraumgröße, der Bombengröße und der Menge und Art des Übertragungsmediums, namentlich durch Wahl solcher Mittel von hoher Dichte, die Temperatur- und Druckbedingungen so steuern, daß man die erwähnte »Glasierung« der Hohlraumwandungen erreicht. Diese Glasierung verhütet eine Versickerung des Mediums in dem umgebenden Gestein, das unter den in dem Hohlraum herrschenden Temperatur- und Druckbedingungen porös sein oder werden kann.The risk of radioactive contamination of groundwater must of course should be avoided if possible. In and of itself this does not present any serious difficulties, however these can be eliminated by adjusting the conditions during manufacture the cavities so that their walls are glazed all around. These "Glazing" then also contributes to the loss of the heated transmission medium to prevent from the cavity. So you can z. B. by appropriate selection the cavity size, the bomb size and the amount and type of transmission medium, namely, by choosing such high density means, the temperature and pressure conditions control so that the aforementioned "glazing" of the cavity walls is achieved. These Glazing prevents the medium from seeping into the surrounding rock, which be porous under the temperature and pressure conditions prevailing in the cavity or can be.

Claims (7)

PATEN TANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Nutzbarmachung von Wärmeenergie aus .exothermen Kernreaktionen, bei dem eine Kernreaktionseinrichtung unterirdisch angeordnet ist, die Wärme im Erdboden gespeichert und durch einen Wärmeträger an die Erdoberfläche geleitet wird, um sie technisch zu nutzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernreaktionseinrichtung in einem teilweise nüt Wasser gefüllten Hohlraum, der in einer thermisch isolierenden Gesteinsschicht liegt, zur Explosion gebracht wird und daß nach dieser Explosion wenigstens ein Teil des erhitzten Wassers oder des entstehenden Wasserdampfes an die Erdoberfläche gebracht wird. PATENT CLAIMS: 1. A method for utilizing thermal energy from .exothermic nuclear reactions, in which a nuclear reaction device is located underground, the heat is stored in the ground and conducted to the surface of the earth by a heat transfer medium in order to use it technically, characterized in that the nuclear reaction device in a partially water-filled cavity, which lies in a thermally insulating rock layer, is made to explode and that after this explosion at least part of the heated water or the resulting water vapor is brought to the surface of the earth. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Explosion zusätzliches Wasser in den Hohlraum eingeführt wird. 2. Procedure according to claim 1, characterized in that additional water after the explosion is inserted into the cavity. 3. Verfahren nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum durch einen Schacht-mit der Erdoberfläche verbunden ist, der während der Explosion geschlossen ist und nach der Explosion geöffnet wird, und daß das erhitzte Wasser durch diesen Schacht zur Erdoberfläche befördert wird. 3. The method according spoke 1 or 2, characterized in that that the cavity is connected to the surface of the earth by a shaft, which during closed after the explosion and opened after the explosion, and that the heated water is transported through this shaft to the surface of the earth. 4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Hohlraum in einer Tiefe unterhalb der Erdoberfläche befindet, die nach folgender Gleichung errechnet wird: D = KE@i in der D die Tiefe des Hohlraums in m - 0,3 bedeutet, K eine Konstante mit einem Wert zwischen 2000 und 4000 darstellt, E die Energie der Kernvorrichtung in Megatonnen und n einen Exponenten mit einem Wert zwischen 0,1 und 0,5 bedeutet. 4. Procedure according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the cavity is located at a depth below the surface of the earth, which is according to the following Equation is calculated: D = KE @ i in which D means the depth of the cavity in m - 0.3, K represents a constant with a value between 2000 and 4000, E the energy of the core device in megatons and n is an exponent with a value between Means 0.1 and 0.5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum einen Durchmesser von 9 bis 60 m sowie eine Länge aufweist, die dem 30- bis 100fachen seines Durchmessers entspricht. 5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that that the cavity has a diameter of 9 to 60 m and a length that corresponds to 30 to 100 times its diameter. 6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als Kernreaktionseinrichtung eine Kernspaltungseinrichtung oder eine Kernverschmelzungseinrichtung verwendet. 6. Procedure according to an or several of claims 1 to 5, characterized in that the nuclear reaction device a nuclear fission facility or a nuclear fusion facility is used. 7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernreaktionseinrichtung eine vorher bestimmte Energieleistung hat, die ausreicht, um das verwendete Wasser in. Dampf umzuwandeln. B. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man im Abstand voneinander mehrere Schächte in einen unterirdischen Salzdom bohrt, unter jedem der Schächte einen Hohlraum im Salzdom ausbildet, den ersten Hohlraum durch einen mit ihm in Verbindung stehenden ersten Schacht mindestens teilweise mit Wasser füllt, durch den Schacht eine Kernreaktionseinrichtung in diesen ersten Hohlraum einführt, bei dessen Explosion genügend Energie frei wird, um das Wasser in Dampf umzuwandeln, den Schacht gegen die Atmosphäre abschließt, die Einrichtung zur Explosion bringt, den ersten Hohlraum anzapft, mindestens einen Teil des Dampfes abzieht und ihm die nutzbare Energie entnimmt, wobei sich der Dampf abkühlt und kondensiert, das Kondenswasser in einen zweiten Hohlraum einführt, bis der erste. Hohlraum keinen nutzbaren Dampf mehr enthält, anschließend eine zweite Kernreaktionseinrichtung in dem zweiten Hohlraum zur Explosion bringt, so daß das Kondenswasser erneut in Dampf umgewandelt wird, danach Dampf aus dem zweiten Hohlraum abzieht, ihm die nutzbare Energie entnimmt und kondensiert und das kondensierte Wasser in einen anderen Hohlraum einführt, so daß eine ständige Lieferung von Dampf gewährleistet wird. 9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum durch Auslaugen mit Wasser hergestellt wird, daß vor der Explosion 15 bis 25% des Hohlraumes mit stückigen Feststoffen gefüllt werden und so viel Auswaschwasser aus dem Hohlraum abgezogen wird, daß mindestens 60% des Hohlraumvolumens frei bleiben. 10. Verfahren zur Nutzbarmachung von Wärmeenergie aus exothermen Kernreaktionen, bei dem eine Kernreaktionseinrichtung unterirdisch angeordnet ist, die Wärme im Erdboden gespeichert und durch einen Wärmeträger an die Erdoberfläche geleitet wird, um sie technisch zu nutzen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Salzschicht mit einem Schacht durchbohrt wird, in dieser Schicht unterhalb des Schachtes mit Wasser ein länglicher Hohlraum ausgewaschen wird, das Auswaschwasser aus dem Hohlraum entfernt wird, im mittleren Teil des Hohlraumes eine Kernreaktionseinrichtung zur Explosion gebracht wird, so daß das Salz in der Explosionszone verflüssigt wird und einen Sumpf aus geschmolzenem Salz in dem Hohlraum bildet, daß dann flüssiges Wasser in Berührung mit dem geschmolzenen Salz gebracht wird, so daß das Wasser in Dampf umgewandelt wird, und daß anschließend ein Teil des auf diese Weise erzeugten Dampfes aus dem Hohlraum abgezogen und einer Anlage zur Nutzung der Wärmeenergie zugeleitet wird. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß 15 bis 25% des Hohlraumvolumens vor der Explosion mit einem stückigen Feststoff gefüllt werden. 12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß von der Erdoberfläche ein zweiter Schacht gebohrt wird, der am unteren Ende in den Hohlraum mündet, daß nach der Explosion Wasser durch diesen zweiten Schacht in den Hohlraum eingespritzt und mindestens ein Teil des Dampfes durch den ersten Schacht an die Erdoberfläche gezogen wird. 13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Schacht von der Erdoberfläche auf solche Weise in. die Salzschicht gebohrt wird, daß er am oberen Ende oberhalb des ersten Schachtes in den Hohlraum mündet, daß nach der Explosion Wasser durch den ersten Schacht in den unteren Teil des Hohlraumes und durch den zweiten Schacht in den oberen Teil des Hohlraumes mit solchen Geschwindigkeiten eingeführt wird, daß das in den unteren Teil des Hohlraumes eingeführte Wasser ausreichend erhitzt wird, um überhitzten Dampf zu bilden, und daß dieser überhitzte Dampf durch direkten Wärmeaustausch mit dem Wasser abgekühlt wird, das durch den zweiten Schacht eingeführt wird. In. Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 252 909; »Nucleonics«, Vol. 16, 1958, Heft 4, S. 21; »Technische Rundschau«, Bd. 50, 1958, Heft 18, S.7. 7. The method according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the nuclear reaction device has a predetermined energy output which is sufficient to convert the water used into. Steam. B. The method according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that several shafts are drilled at a distance from each other in an underground salt dome, under each of the shafts a cavity is formed in the salt dome, the first cavity through a first in communication with it Fills the shaft at least partially with water, introduces a nuclear reaction device through the shaft into this first cavity, the explosion of which releases enough energy to convert the water into steam, closes the shaft from the atmosphere, causes the device to explode, taps the first cavity , withdraws at least part of the steam and removes the usable energy from it, the steam cooling and condensing, introducing the condensed water into a second cavity until the first. Cavity no longer contains usable steam, then detonates a second nuclear reaction device in the second cavity, so that the condensed water is converted into steam again, then withdraws steam from the second cavity, removes the usable energy from it and condenses and the condensed water into one introduces another cavity, so that a constant supply of steam is ensured. 9. The method according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the cavity is produced by leaching with water that 15 to 25% of the cavity are filled with lumpy solids before the explosion and so much wash water is withdrawn from the cavity that at least 60% of the void volume remains free. 10. A method for utilizing thermal energy from exothermic nuclear reactions, in which a nuclear reaction device is arranged underground, the heat is stored in the ground and passed through a heat transfer medium to the surface of the earth in order to use it technically, characterized in that a salt layer is pierced with a shaft is, in this layer below the shaft with water, an elongated cavity is washed out, the washout water is removed from the cavity, a nuclear reaction device is made to explode in the middle part of the cavity, so that the salt is liquefied in the explosion zone and a sump of molten Salt forms in the cavity, that then liquid water is brought into contact with the molten salt, so that the water is converted into steam, and that then part of the steam generated in this way is withdrawn from the cavity and a system for utilizing the thermal energy is forwarded. 11. The method according to claim 10, characterized in that 15 to 25% of the void volume are filled with a lumpy solid before the explosion. 12. The method according to claim 10 or 11, characterized in that a second shaft is drilled from the surface of the earth, which opens at the lower end into the cavity, that after the explosion, water is injected through this second shaft into the cavity and at least part of the steam is pulled through the first shaft to the surface of the earth. 13. The method according to one or more of claims 10 to 12, characterized in that a third shaft from the surface of the earth in such a way. The salt layer is drilled that it opens at the upper end above the first shaft in the cavity that after Explosion water is introduced through the first duct into the lower part of the cavity and through the second duct into the upper part of the cavity at such speeds that the water introduced into the lower part of the cavity is heated sufficiently to form superheated steam, and that this superheated steam is cooled by direct heat exchange with the water that is introduced through the second duct. In. Publications considered: Swiss Patent No. 252 909; "Nucleonics", Vol. 16, 1958, No. 4, p. 21; "Technische Rundschau", vol. 50, 1958, issue 18, p.7.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4483790A (en) * 1978-12-15 1984-11-20 Alfred Kunz & Co. Method of disposing of shut-down nuclear power plants

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH252909A (en) * 1946-03-14 1948-01-31 Sulzer Ag Process for adapting the heat from a core conversion process to the heat consumption and system for carrying out the process.

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