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Patent Searching and Data


Title:
NUCLEAR IMPLOSION TWO-STROKE ENGINE WITH FLUIDIC PISTON
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/063860
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a nuclear implosion two-stroke engine with a fluidic piston, comprising an explosion chamber (2), a tamper system (3), a fluidic piston mechanism (28, 31, 32, 33, 34, 35, 37, 38, 65), a heat exchange system (29, 30), a water inlet system (5, 6), a water discharge system (9, 10), and an indication and control system, wherein the explosion chamber is a cavity carved out of underground rock and matched to the equivalent size of a nuclear device explosion to provide a sealed space for the nuclear device explosion; the tamper system is used for inserting the nuclear device into a designated position in the explosion chamber; the fluidic piston mechanism comprises a liquid piston and a gas piston; the heat exchange system comprises a double circuit form and an open form; and the indication and control system is an electronically displaying and electronically operated set of devices for controlling the operation. The apparatus can be used for performing chemical reactions within a certain radius and can be used for deep excavation.

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Inventors:
WANG, Debin (No.5 Zhenxinglu, Xianyang, Shaanxi 1, 712021, CN)
Application Number:
CN2012/001389
Publication Date:
May 10, 2013
Filing Date:
October 15, 2012
Export Citation:
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Assignee:
WANG, Debin (No.5 Zhenxinglu, Xianyang, Shaanxi 1, 712021, CN)
International Classes:
F02B45/00; G21J3/00
Foreign References:
CN102562280A
CN1489157A
CN1141492A
GB2089558A
Other References:
PLA GENERAL ARMAMENT DEPARTMENT MI]ITARY TMIMNG TEXTBOOKS EDITING COMMITTEE, UNDERGROUND NUCLEAR EXPLOSION AND ITS APPLICATION June 2002,
PENG, XIANJUE ET AL.: 'Conceptual Design of Nuclear Explosion Fusion Power Plant' PHYSICS vol. 8, August 1997, ISSN 0379-4148 pages 481 - 485
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Claims:
权 利 要 求 书

1、 一种核内爆式流体活塞二冲程发动机,其特征在于,包括爆发室、填炮系统、 流体活塞机构、 热交换系统、 进水系统、 排水系统、 指示和控制系统; 所述爆发室为在 地下岩石中雕凿出的和核装置爆发当量匹配的空腔, 用于为核装置爆发提供密闭空间; 所述填炮系统用于将核装置送入爆发室指定部位就位; 流体活塞机构: 包括液体活塞和 气体活塞; 热交换系统包括双回路式和开放式; 进水系统包括低位容器、 前端进水口、 进水阀、 进水管、 消波器和末端进水口, 必要时可增设添加剂进入口; 排水系统包括固 液气分离器、前端出水口、排水管、排水阀、缓冲室、 高压阀、 末端出水口及高位容器; 指示和控制系统为电子显示和电子操作整套装置, 用于控制运行。

2、 根据权利要求 1所述的核内爆式流体活塞二冲程发动机,其特征在于,用置 于爆发室之外的缓冲室缓解爆发初期的峰值压力。

3、 根据权利要求 1所述的核内爆式流体活塞二冲程发动机,其特征在于,背部 光滑或背部有水槽和 /或散热片的气罩或内部有冷凝部件的气罩用于散热系统的冷凝, 防止裹挟有放射性物质的气体直接进入大气。

4、 根据权利要求 1所述的核内爆式流体活塞二冲程发动机,其特征在于,核装 置爆炸之前, 至少在冲击波到达之前, 排水阀呈开启状态。

5、 根据权利要求 1所述的核内爆式流体活塞二冲程发动机,其特征在于,为防 止冲击波的破坏,爆发室和与其相连的各种阀门,包括炮闩,之间有消波器或消波装置, 包含冲击波随管道距离拉长而衰减现象的应用。

6、 根据权利要求 1所述的核内爆式流体活塞二冲程发动机的应用, 其特征在 于, 向爆发室添加碳酸盐和还原剂, 或者含碳物质, 利用核爆炸释放的热量既能扬水, 又能生产可燃性气体, 并副产石灰水和 /或氢氧化镁水浆用于吸收空气中多余的二氧化 碳, 同时对沙石起粘接作用; 或者向爆发室添加含氯化钠, 含硫、 碳等物质, 用核爆炸 法生产氯代烃类物质。

7、 根据权利要求 1所述的核内爆式流体活塞二冲程发动机的应用,其特征在于 用于核爆法掘井。 核爆法掘井是以核内爆式流体活塞二冲程发动机为工具, 以核爆炸为 动力进行物理掘深和 /或化学掘深 (添加煤炭), 并用 "打喷嚏" 的方法, 即液态水接 近完全气化的方法清除井筒内松散固体物。

8、 根据权利要求 1所述的核内爆式流体活塞二冲程发动机的应用, 其特征在 于, 运用全封闭或半封闭核爆法向深地层强迫注水用于油气开采。

9、 根据权利要求 1所述的核内爆式流体活塞二冲程发动机,其特征在于,对于 回流散热方式, 多级流体活塞的特征是构成活塞的材料相邻间难以互溶, 气缸(液体活 塞滑膛) 上下弯曲, 相邻较轻的活塞材料在爆发前与爆发后总是位于较重材料的上部; 对于不回流散热方式,采用递补汽化所流失掉液态水的方式阻止放射物质随泵出之水外 泄; 对于气体活塞, 其两端相邻活塞为同质轻物质, 允许互溅互溢。

10、 根据权利要求 1所述的核内爆式流体活塞二冲程发动机,其特征在于,利用 散潜于爆发室内水中且与水比重接近的光敏爆球在核爆炸时产生气体对冲击波行使阻 尼作用。

11、 根据权利要求 1所述的核内爆式流体活塞二冲程发动机的应用, 其特征在 于, 利用核爆法建造地下空间时预填石英砂使爆洞内表面热镀上一层石英玻璃; 若过量 填充砂石则有夯实作用。

12、 根据权利要求 1所述的核内爆式流体活塞二冲程发动机的应用, 其特征在 于, 配置比重接近于水的悬浮物对水下工程进行堵漏。

13、 根据权利要求 1所述的核内爆式流体活塞二冲程发动机,其特征在于,还包 括囤水仓, 囤水仓结构的特征在于爆发室进水阀关闭时能无间歇切换囤水以充分利用长 距离管道的输水能力, 并可利用所囤之水对排出的气体进行冷却和洗涤。

Description:
说明书

一种核内爆式流体活塞二冲程发动机 技术领域

本发明涉及一种核内爆式流体活塞二冲程发动 机, 属于核应用技术领域。 背景技术

现有二冲程发动机只能使用液体或气体矿物质 燃料, 运行既产生二氧化碳, 又消耗氧气, 本发明核泵二合一不仅不产生二氧化碳, 还会使沙漠戈壁变为植被 茂密的湿地, 大量吸收转化二氧化碳并释放氧气。 普通二冲程发动机和普通旋转 式水泵因构成材料所限、 动力所限, 不可能造得大到足以承受核装置的爆发。 发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的 不足提供一种核内爆式流体活 塞二冲程发动机。

核内爆式流体活塞二冲程发动机, 包括爆发室、 填炮系统、 流体活塞机构、 热交换系统、 进水系统、 排水系统、 指示和控制系统; 所述爆发室为在地下岩石 中雕凿出的和核装置爆发当量匹配的空腔, 用于为核装置爆发提供密闭空间; 所 述填炮系统用于将核装置送入爆发室指定部位 就位; 流体活塞机构: 包括液体活 塞和气体活塞; 热交换系统包括双回路式和开放式; 进水系统包括低位容器、 前 端进水口、 进水阀、 进水管、 消波器和末端进水口, 必要时可增设添加剂进入口, 最好能采用真空流进水; 排水系统包括固液气分离器、 前端出水口、 排水管、 排 水阀、 缓冲室、 高压阀、 末端出水口及高位容器; 所述指示和控制系统为电子显 示和电子操作整套装置, 用于控制运行。

在地下岩石中雕凿出一个和核装置爆发当量匹 配的空腔作为二冲程发动机的 爆发室兼作气缸, 从低位容器通过进水管向爆发室注水至所需高 度, 通过填炮管 向爆发室安放核爆炸装置至适当位置, 关闭进水阀和炮闩, 打开排水阀, 起爆, 产生推力, 推动液态水顺排水管流向高位容器, 如此往复循环。 如果在核位附近 放置碳酸岩 (石灰石等) 和煤炭, 核爆炸时会使一定半径内的物质因获得热量而 进行化学反应, 产生可燃气体, 并副产石灰水等。 如果将核装置置于核泵最下端 底面, 每爆发一次, 爆点周围一定范围内的所有物质都将等离子化 -气化, 致使深 度增加, 可用于掘深。 深到一定程度, 全封闭内爆可用于深部地层注水。

本发明以地下岩石为构成材料, 随意开挖, 空间巨大。 普通动力机械带动的 水泵扬水能力有限, 而本案核泵, 动力来源于核爆炸, 提供的能量巨大, 实施例 初步设想核装置为 10万吨级当量, 每爆发一次就具备将数百万吨水输向 5000米 以上高山湖泊的潜力。

本发明扩展应用之一是将核泵二合一变为核泵 气三合一, 生产一氧化碳、 氢 气、 乙炔等可燃气体用于化工或作为移动交通工具 的燃料, 如汽车、 飞机等。 相 比于常规方法, 实施本发明, 一个煤炭中的碳原子可以产生两个一氧化碳分 子一 一夺碳酸盐中的氧原子并解放其中的碳原子, 被增值利用之后, 最终只生成一个 二氧化碳分子, 另一个二氧化碳分子被石灰水或氢氧化镁水浆 吸收又变回了碳酸 盐, 附带对流沙起粘接作用。

常规能源核污染严重, 本发明以核聚变为动力, 放射物质排放总量较少, 核 污染更少, 这需要大块文章才能讲明白, 简言之: 核泵结构自身有防止放射物质 外泄的功能, 且其爆发室一般都位于远离人烟的沙漠戈壁, 次生放射物质也都存 储于干盐湖, 普通人群几乎接触不到, 而常规能源煤炭和石油携带的放射物质浓 度虽低, 但量大, 且散落在人口稠密区, 如家用煤炉和电厂的煤灰及房屋、 公路 上的沥青, 普通人群几乎每天都要接触, 如果电厂煤灰做成轻质砖用于建造住宅, 每天接触放射物质的平均时间会超过 16小时, 放射量虽小但时间很长, 人们接受 的总量并不少。 相比之下, 开发同样数量的能源, 采用本发明, 人类实际承受的 放射性物质要低得多, 甚至会低到现有放射物质的 1%以下, 癌症发病率会减少许 多。

普通核电站的原料是裂变物质, 一旦发生爆炸就是大事故, 如原苏联的切尔 诺贝利核事故和日本的福岛核事故, 而本案, 原本设计就是对着核爆炸而来的, 核爆炸是一道正常的工序, 最大的事故不是爆炸, 而是不爆炸, 所以谈不上危害。

核泵的另一项应用是向地下钻深, 既便于向深层注水挤出石油, 又可以大规 模利用地热资源。

综上而言, 本发明生态效益、 经济效益和社会效益巨大, 巨大到难以想象的 程度。 附图说明

图 1为新建核泵爆发排水冲程待发状态;

图 2为爆发排水冲程后期;

图 3为排气进水冲程;

图 4为五级液体活塞示意图, 爆发排水冲程待发状态;

图 5为五级流体活塞示意图, 爆发排水冲程开始前流体活塞位置;

图 6为吐鲁番核泵实施例示意图, 新建核泵爆发排水冲程待发;

图 7为酒泉核泵实施例示意图, 新建核泵爆发排水冲程待发状态;

图 8为伊朗卡维尔一室三缸式核泵实施例图, 爆发排水冲程中期;

图 9为核泵气三合一运行示意图, 爆发排水冲程待发状态;

图 10为核泵气三合一干式产气法运行图, 爆发排水冲程待发;

图 U为非固定炉湿法生产可燃气示意图

图 12为核爆法掘深示意图 爆发排水冲程待发状态;

海拔 0米; 1、 核位; 2、 爆发室; 3、 填炮管; 4、 炮闩; 5、 进水管; 6、 进 水阀; 7、 低位容器(大海); 8、 高位容器(高山湖泊); 9、 排水管; 10、 排水阀; 11排气阀; 12、 散热器; 13、 气水分离器; 14、 液位器及编号; 15、 回流阀; 16、 消波器; 17、 水电站; 18、 荒漠; 19、 支流阔; 20、 固液气分离器; 21 ; 封口材 料; 22、 人工岛; 23、 竖井; 24、 平洞; 25、 缓冲室; 26、 高压阀; 27、 水汽; 28、 气缸 (流体活塞滑膛); 29、 双回路主散热器; 30、 双回路次散热器; 31、一 级液体活塞(核污染海水); 32、 二级液体活塞(轻质油); 33、 三级液体活塞(隔 离水); 34、 四级液体活塞(高沸点氯代烃或其它); 35、 五级液体活塞(隔离水); 36、 过泵水(无污染); 37、 三级活塞(气体); 38、 四级液体活塞(轻质油); 39、 水温传感器; 40、 冷凝水; 41、 冷却水; 42、 主排气阀; 43、 次排气阀 44、 地下 水罐; 45、 主进水阀; 46、 次进水阀; 47、 气罩; 48、 二级气缸; 49、 三级气缸; 50、 主进水管; 51、 次进水管; 52、 囤水管; 53、 来自渤海; 54、 觉罗塔格; 55、 库鲁克塔格; 56、 吐鲁番盆地; 57、 哈密盆地; 58、 输往塔里木盆地; 59、 输往 准格尔盆地; 60、 乌尊布拉克; 61、 放射物质净化站; 62巴丹吉林沙漠; 63、 气 体; 64、 爆洞; 65、 二级液体活塞 (隔离水); 66、 囤水仓; 67、 将形成的理想爆 洞; 68、 煤炭; 69、 碳酸岩; 70、 原料控制阀; 71、 料仓; 72、 料闩; 73、 滑道; 74、 对流管; 75、 气体液化分离机组、 76、 干燥器; 77、 高压泵; 78、 一氧化碳; 79、 氢气; 80、 乙炔; 81、 其它气体; 82、 矿脉; 83、 哈拉湖(海拔 4078米); 84、 青海湖 ( 3196米); 85、 嘎顺淖尔 (820米); 86、 北霍鲁逊湖 (2675. 6米); 87、 酒泉(1440米); 88、敦煌(1139米); 89、罗布泊(778米); 90、柴达木盆地(3000 米); 91、 卡维尔盐漠 (Kavir Desert) (海拔 800米); 92、 里海 (Caspian Sea); 93、 咸海 (Aral Sea); 94、 纳马克萨尔胡; 95、 波斯湾 (Persian G. ); 96、 阿 曼湾 (Gulf of Oman); 97、 阿拉伯海 (Arabian Sea); 98、 调控阀; 99、 界面传 感器及编号。 具体实施方式

以下结合具体实施例, 对本发明进行详细说明。

实施例 1 (见图 1、 图 2、 图 3 )

核内爆式流体活塞二冲程发动机 (简称核泵或核泵二合一) 其动力学原理就 相当于一台二冲程发动机, 即, 通过进水管向一个密闭的地下容器注满水, 然后 在其内爆炸一个核装置, 将水沿排水管排向高位容器。

在地下岩石中, 一般低于低位容器 7的水平面, 如海平面, 雕凿出一个空腔 用作核装置的爆发室 2,相当于二冲程发动机的爆发室,用于约束 爆炸使之做工。 爆发室的总容积与核装置的当量匹配。本案一 般规划 10万吨级当量作为新建核泵 的起始核装置, 爆发室的容积一般在 1000万立方米以上, 随着使用年限的增长, 爆发室会越来越大, 当量也可随之增大。 当然, 其它相应设备及布局也会随之改 变。

爆发室 2与外界相通的孔道有进水管 5、排水管 9、排气管 11、核装置填送管 (简称填炮管) 3及其它功能管, 有些可共用或部分共用。 进水管 5和排水管 9 在爆发室的管口一般位于下部。 新核泵运行时, 关闭主排气阀 42和次排气阀 43, 打开炮闩 4、 排水阀 10、 进水阀 6, 从低位容器 7 (大海) 向爆发室 2注水, 一般 可自流到基本与低位容器的液面持平, 错时或其后向爆发室 2填置核装置到指定 位置 (如图中所示核位 1 ), 然后操纵相关阔门, 如关闭进水阀 6和炮闩 4, 排水 阀 10仍然敞开, 散热系统的主排气阀 42和次排气阀 43保持关闭状态, 等候接纳 将要产生的高温高压水蒸气。 一切就绪, 爆发排水冲程处于待发状态。

图 1所示为新建核泵第一次注水, 散热器的地下冷却水罐 44因其高程低于低 位容器水平面, 所以可通过主排气阀 42注水, 功能是增加深度, 使爆发室 2内所 产生的水汽在做工完成后被排出时升程加长, 利用排气初期气压较高加快散热。 为了防止汽泡冲出水面将裹挟的放射性物质带 到空气中造成核污染, 其上部罩有 串联和 /或并联的气罩 47【1】和 47【2】。 气罩形状不限于一个倒扣的方舟, 平常 沉于水下, 充汽后上浮到水面。 因自身重量或适当配重, 对水汽保持有一定的压 力。 也可设置为夏季一直沉于水下, 冬季可上浮, 一切取决于最佳散热效率。 气 罩上部有边围以便存水用于蒸腾散热。 气罩外部可设置散热片, 内外都可配置能 促进散热的器具, 如上部设风扇, 内部设冷凝管、 喷淋、 冷热水循环等。 为防止 散热不及侧斜跑气, 要有自动监控装备并串联预备气罩。 对不能被冷凝的其它种 类的气体, 如一氧化碳等, 及时排走作后续处理。 图 2所示为爆发排水冲程后期。 置于爆发室水中核位 1的核装置起爆, 初期 释放出的巨大能量使大量液态水汽化, 产生峰值压力, 推动其余的液态水通过已 打开的排水阀 10和高压阀 26冲向缓冲室 25和高位容器 8 (高山湖泊),缓冲室内 气体被压缩到最小时关闭高压阀 26使内部压力得以暂时保存。排水管 9继续利用 爆发室内的气体压力输水。 当末端接近断流时, 打开高程较低的支流阀 19以充分 利用余压, 直至停止出水。 此时关闭排水阀 10, 随之打开高压阀 26, 将缓冲室所 储存的压力用来输出其内的水到高位容器 8或通过支流阀 19输送到较低的低位容 器。 至此完成爆发排水冲程。 在这一过程中, 爆发室又相当于二冲程发动机的气 缸, 未汽化的余水相当于二冲程发动机的的活塞。

进入正常运行状态时排气进水冲程在关闭排水 阀 10之后开始启动: 打开主排 气阀 42, 当爆发室内的气体压力低于进水压力时打幵进 水阀 6。 当气体压力降低 到难以通过主排气阀 42时关闭之, 打开次排气阀 43, 直到排完气, 注满水。 关闭 进水阀和次排气阀 43, 打开炮闩 4, 填送核装置到核位 1, 就位后关闭炮 Π 4, 打 开排水阀 10, 进入爆发排水冲程待发状态。 如此循环往复。

由于爆发室 2内的核污染海水 31温度较高, 所以浮于温度较低的过泵水 36 之上, 只在界面处有部分混合。 因界面距排水口尚有一段距离, 故放射物质不会 通过排水管 9排出。 也就是说, 核泵排出的水是干净的。 排气进水冲程时, 因上 一循环爆发室内的水部分汽化被排出减量, 每次都需补充, 而界面处的混合水首 先被补充进爆发室, 所以核污染水永远不会通过排水管排出。 核爆发产生的气体 中可能裹挟有放射物质进入冷却水中, 因设有气罩, 所以永远不会直接进入空气 中。 进入冷却水中的放射物质, 可通过后续程序予以净化。 至于冷却水的蒸发, 因蒸发出来的基本是纯净的蒸馏水, 水分子构成为氢和氧, 半衰期都很短, 即使 成云降雨, 也不会给远方人口稠密区造成危害。

从图 1至图 3可总结出: 核泵运行原理与二冲程发动机类似, 是将核装置爆 发所释放的热能转变成机械能的巨型能量转换 器。核泵是发动机和水泵的联合体, 具有发动机和水泵的双重功能, 实质是一个有着流体活塞的二冲程发动机。 若以 发动机为着眼点, 可以看作是没有旋转运动只有线型往复运动的 流体活塞二冲程 发动机; 若以水泵为着眼点, 可以看做是核动力往复式水泵。 该装置所需能源不 是普通石化燃料, 没有燃烧, 只有核爆炸。 核爆炸产生的冲击波、 离子辐射等仍 然是有害因素, 也是本发明曾要解决和现在己解决的问题。 由于没有燃烧, 所以 无须空气进入, 也就没有提供燃烧的空气进气管和输油管, 只有填炮管。 排气管 倒是有的, 不过, 单纯核泵理论上排出的不是燃烧废气, 而是水蒸气。 实施例中 也可能会有因其它原因产生的少量其它气体, 需进行后续处理。 进水管和排水管 与普通水泵一样, 只是尺寸较大, 实际就是直径十多米或数十米的巨型隧道, 且 有多条。 由于以核装置为动力, 目前最小当量也相当于 10吨 TNT黄色炸药, 所以 爆发室必须有相应的容积。 要满足巨大容积, 且安全可靠, 目前只能建在空间不 受限制的地下, 最理想是在地下地质构造良好的花岗岩或玄武 岩岩体中雕凿出一 台核泵来。 将来如果纯聚变装置可以做得更小, 也可以用金属材料和非金属材料 构建, 不过还是置于地下为好。

实施例 2 (见图 4)

除核爆炸装置之外, 核泵自身的结构基本包括七大部分: 爆发室; 填炮系统; 流体活塞机构; 热交换系统, 进水系统, 排水系统; 指示和控制系统。 根据需 要可以增设其它系统, 如添加物输送系统, 爆发期间的高能粒子利用系统等。 其 变体有相应的支持系统, 如缓冲设施、 消波器、 可燃气生产就包括矿石填送系统, 气体冷却和分离系统、 桨水处理系统等。 现分别介绍各系统的构成和功能-

2. 1、爆发室: 可以是能想象到的任意形状。可采用核爆法、 矿道法施工建造, 也可采用硬岩掘进机开挖成线形结构。

2. 2、 缓冲设施: 核爆发时产生强光、 强热、 强粒子流、 强冲击波, 但因所选 地质构造为花岗岩或玄武岩, 且结构良好, 机件厚实, 无需特别保护。 如果要求 保护, 有如下方法 -

2. 2. 1、 爆丸缓冲: 如果在某些情况下需要减轻冲击波的冲击, 其他人想到的 办法之一是向爆发室内鼓气, 使爆发室内的水和气变成海绵状, 可减缓冲击波对 洞壁的冲击。 本发明者想到的办法之一是向爆发室中溜放比 重与水相近的爆丸, 最好为黑色, 内置炸药或易气化的物质, 核爆发时强光先到, 使爆丸爆炸形成气 球, 对随后到来的冲击波产生消减作用。

2. 2. 2、 内置缓冲室: 在爆发室上部留出一定的气体空腔用作缓冲室 称为内置 缓冲室, 有利有弊。 有利之处在于能大大降低冲击波对洞壁的冲击 力, 尤其能降 低顶部内壁及炮闩、 排气阀和回流阀的冲击力。 不利之处在于-

(A)水面晃荡不定, 不确定的局部水面会形成凸透镜和凹透镜, 对光线有聚 焦和散射作用。 核聚变装置爆发时产生强光, 经聚焦之后会融化, 甚至气化所碰 到的一切, 会损坏爆发室内壁。

(B) 除水蒸气外, 其它气体相变温度范围太宽, 冷却系统结构过分庞大。

(C)气体的选择也很复杂, 有的气体感生成放射性物质半衰期较长, 有的在 高温、 高压、 高辐射的条件下会和其它物质发生复杂的化学 反应, 如空气中的氮 气、 氧气和水会反应生成硝酸, 腐蚀其它机件。

(D) 内置缓冲室会使每一循环周期时间延长, 从而影响核泵的效率。

2. 2. 3、 外置缓冲室: 图 1、 图 2、 图 3原理示意图即是。 外置缓冲室的缓冲 效率不及内置缓冲室。 缓冲室最大的问题是密封和隔热。 爆发时高强压力传进缓 冲室使其内部气体, 如不溶于水的氢气等, 受到压缩, 体积变小, 温度增高, 与 外界温差增大, 易导致热量散失, 压力损失, 影响回弹效率, 所以得有保温措施。 常规保温措施即可。 水面可覆盖一层耐高温轻质油起保温作用。

关于缓冲室的密封, 可采用与爆发室等相同的密封方法。 如果达不到运行所 要求的密封程度, 可考虑内衬钢板。 如果难以加工, 可将多个上端密封的无缝钢 管困在一起, 内充功能气体, 如氢气或其它惰性气体, 使其行使缓冲功能。

实际实施中, 因缓冲室会消耗动力, 作用有限, 只要构成爆发室的岩体厚实, 可以免除。

2. 2. 4、 直管排水: 如果有条件建造直管排水管, 不拐弯, 能将冲击力有效排 解, 既可省却缓冲器, 又可提高输水效率。 2. 3、 消波器: 消波器的设计会考虑冲击波的特性, 并参考声学原理和汽车消 声器的结构。 为了使冲击波的冲击能量尽量多的转换为热能 , 还可在消波器之中 设置能量转换材料,如磁性钢刨花等。如果阀 件距核位较远, 比如说超过 10千米, 可不设消波器。

除了消波器, 各类阀件, 包括炮闩, 自身也得有足够的强度, 对二冲程发动 机而言, 我们称为阀门或阀件的东西在本案中实际就是 一个个大型的由大功率马 达带动的闸门, 如同三峡水库的闸门, 经受的冲击力远远超过三峡, 所以在设计 建造时就要注意。 此外, 各类阀门还得有一定的几何形状以应对冲击波 , 如炮闩 的迎波面最好呈尖锐状, 如同超音速飞机的机头, 等等。

2. 4、 填炮系统: 该系统在功能上相当于内燃机的供油系统。 不同之处在于内 燃机的供油系统供给的是液态油, 而核泵填送的是一个个有一定形状的固体装置 , 也许就是一个携带有核装置的水下机器人或是 一个能在水下自动寻找就位点的智 慧核装置。 该系统各机构由核装置的特性决定。 填炮系统有一整套自动化装置, 具体由核装置供应商参与设计安装。 考虑到民用核装置的安全性, 多种组件最好 能在填炮系统中组装, 最好能在主要组件进入爆发室并就位后安装最 后一个关键 部件, 并且要求, 如果未安装最后一个部件, 再怎么折腾也不会起爆。 为防止各 组件被坏人盗走后组装, 危害民众, 每一重要部件都要安装时控装置和 GPS定位 系统, 在超时或超地域时自动进入无害化处理程序。 可提前对外宣告, 超时或超 地域将自动爆炸,或遥控爆炸。 也可安装监控装置和自卫装置, 将盗窃者的图像、 地理位置等信息发回总部以便采取相应措施, 包括启动自卫装置。 自卫装置的自 卫手段应多品种共用, 例如, 既能流出强力粘鼠胶将盗窃者和被盗装置牢牢 地粘 在一起, 要逃脱, 除非削掉肉。 或者能突然伸出机械手卡住劫持者脖子或一只 脚 腕, 等等。 保安警卫并不可靠, 盗窃团体人数可能更多, 武器更厉害, 保安可能 会屈服, 也可能就是里应外合的同伙, 所以必须启动自动保安系统, 解除权归当 事国安全部门。 总之, 核装置不能丢。 填炮系统还有很多工作要做, 不过, 这都 是民用核装置供应商的工作, 相信没有不可逾越的障碍。 填炮管可以多种多样, 可以和核装置装配结合, 所示填炮管仅适用于缆绳玄 吊的核装置。 填送时, 核装置从地面入口处进入填炮管, 经过开启的炮闩滑入消 波器, 从上一坡道滑入下一坡道, 最后进入爆发室指定部位就位。 相关程序和相 关阀门动作完成后点火, 由电脑通过缆线控制核扳机。 填炮管可以是直管, 也可 以是螺旋管或其它形状的通道, 一切按爆炸装置的特定要求决定其通道的形状 和 结构。 既要保证快速、 通畅, 又要保证在爆发状态下的密封。 炮闩和排气阀可以 是一级或多级, 一切按密封要求决定。 管阀的类型和形状可以多种多样。 对阀件 的最好保护方法是距离, 一般情况下尽量拉开距离。 如果距离受限, 为了防止聚 变装置爆发所产生的高温气体烧蚀阀件, 其间最好由水隔开, 至少得使隔离水汽 化有一段时间。

填炮管也可和进水管共用, 即在进水管的某一部位开设一个填炮口填入, 也 可从进水口填入, 不过, 得看距爆发室的距离。 对核装置得有特殊要求, 总比重 要接近水的比重, 可自带动力, 要能像潜艇一样自动定位, 并能将行踪自动传送 到控制室。

2. 5、 流体活塞机构: 为了防止核污染外泄, 得有严密的控制体系。 本人琢磨 出的多极流体活塞, 不同于通常概念下的刚性活塞, 所谓流体活塞, 包括液体活 塞和气体活塞, 是指能在相对刚性滑膛 (气缸) 内作往复运动的非刚性可流动气 体或液体。 要实现多级, 其活塞须由不同物理性质和化学性质的流体 (一种或多 种气体和 /或液体)构成, 相邻之间在运行中, 即在爆发前和爆发后, 均不易混容。 为达到控制核污染的目的, 可用如下方法实施——五级液体活塞:

参考图 4 , 图 4中界面传感器【2】到【3】之间的液体实际上 就是爆发室内的 液体介质一海水, 上部将被汽化并传递动力, 下部做往复运动的液体部分我们可 视之为液体活塞,本图中称为一级液体活塞 31。一级液体活塞 31除传递动力外还 用于承纳核污染物。 二级活塞 32是轻质油, 比重小于水且不溶于水, 始终在液体 活塞滑膛第一个弯管的上部运行, 从而防止爆发室 2内被核爆炸污染了的海水串 出。 三级活塞 33实际是隔离水, 防止轻质油与高沸点氯代烃之类重质液体相遇 以 免互溶。 四级液体活塞 34是高沸点氯代烃类或其它重质液体, 比重大于水而不溶 于水, 始终在相邻两个弯道的下部运行, 从而既起到隔离的作用, 又不至于乱串, 是防止核污染水外泄的另一个液栓。 五级活塞 35也是隔离水, 与来自低位容器的 过泵水 36同质, 因长时间接近高温故温度高于过泵水 36, 始终浮于新鲜过泵水 36之上而不易外泄, 起隔离作用, 防止过泵水 36与氯代烃类 34直接接触从而避 免被污染。 当然, 由于水同质, 仅温度有差别, 界面会部分混容, 但因隔离水 35 己经是第五级, 自身很少被污染, 所以放射物质基本不会外泄。 图 4为爆发排水 冲程待发状态, 如果运行到爆发排水冲程末期, 一级活塞 31与二级活塞 32的界 面将到达【4】 号界面传感器, 二级 32与三级 33将到达【6】号, 以此类推将过 泵水 36推向高位容器 8.

假设核泵运行时每爆发一次可输水 500万立方米, 则每一级液体活塞的体积 也得有 500万立方米。 那么, 如何解决如此数量的液体活塞用料?对二级活 塞所 用的轻质油可以在市场上买到, 四级活塞所用的高沸点氯代烃, 可用食盐加高硫 劣质煤炭现场生产。 含硫越高的煤炭越好, 如果含硫不足还得补充。 方法是: 在 活塞滑膛内适当位置安放核爆装置, 将食盐、 高硫煤炭和硫磺的混合物按比例置 于核装置四周, 灌水, 然后引爆, 则生成四氯化碳和金属钠。 四氯化碳比重大, 不溶于水, 故沉于水底并分层。 金属钠与水反应生成氢氧化钠, 呈强碱性, 与硫 或二氧化硫反应生成硫化物, 溶于水中, 最后随水被排出, 这样就得到了重质液 体四氯化碳类物质, 且不溶于水, 起隔离作用。 如果每次核爆炸引发的化学反应 所得产物四氯化碳的体积难以控制, 可在液体活塞滑膛外另建反应室, 并与滑膛 适当位置相通, 用于调节液体活塞所需要的四氯化碳体积。

上述五级液体活塞可简化到三级, 或者省去轻质油, 或者省去重质液体。 从科学层面看, 上述液体活塞密封方案是成立的, 但工程上很难达到密封要 求。 核装置爆发时, 在爆发室内产生的压力将超过 5000个大气压, 各种液体, 包 括轻质油和重质氯代烃难免发生泄漏, 补充各种液体将大幅增加运行成本, 会挫 伤投资人的信心, 再说, 这些物质渗入地下也会造成污染, 所以难以实施, 仅作 为技术储备存留。

2. 6、 热交换系统: 有多种形式, 主要包括双回路式和开放式。 散热器 12即 为双回路散热器的主散热器(或称一级散热器 ), 湖水为次散热器(或称二级散热 器)。 这种散热器的冷凝水会在排气进水冲程时回流 到爆发室。 也就是说, 裹挟有 放射物质的冷凝水不会进入作为次散热器的湖 泊中。 另一种为开放式散热型, 即 直接利用敞幵的水面蒸腾散热。

2. 7、 进水系统: 进水系统主要包括低位容器(大海)、 前端进水口、 进水阀、 进水管、 消波器和末端进水口 (进入气缸的管口), 必要时可增设添加剂进入口。 对该系统的基本要求是真空输水以保证输水效 率。

2. 8、 排水系统: 排水系统主要包括固液气分离器、 前端出水口、 排水管、排 水阔、 缓冲室、 高压阀、 末端出水口及高位容器(高山湖泊、 沙漠戈壁等)。 为防 止堵塞, 前端出水口要设置多个。 为充分利用余压, 可设置多个高低不等的支流 管和支流阀。

2. 9、 指示和控制系统: 包括感知、 显示、 电脑程序、 操作、 安全控制 (包括 拒绝执行错误指令)、 自动纠错等, 最终将自动控制核泵的运行。

实施例 3 (见图 5 )

液体活塞和气体活塞配合使用: 参考如图 5所示的示意图。 图 5中第三级为 气体活塞。 四级液体活塞的成分为不溶于水, 在高温高压状态下化学性质稳定, 且比重小于水的物质, 一般选用轻质油或液态轻质树脂。 四级和二级液体活塞在 实际运行时会有部分溢过分水岭, 由于互为同质, 故无妨。 本发明所涉及的气体 活塞, 其气体成分尽量选用惰性气体或其它在高温高 压状态下化学性质稳定的气 体。 如果有合适的相变物质, 也可选用。

在爆发排水冲程过程中, 由于第三极活塞 37为气体, 而气体具有可压缩性, 又由于过泵水有静惯性, 且惯量巨大, 所以爆发与排水并不同步, 排水滞后。 也 就是说, 当二级活塞 32和三级活塞 37的界面到达【5】号界面传感器时五级液体 活塞 35和过泵水 36的界面尚未到达【10】号界面传感器。 其它与全液体活塞类 采用气体活塞的好处是:

轻质油或轻质液体树脂用量较少, 可节省运行成本。 有缓冲作用, 可省却缓 冲室的建造。

实施例 4 (见图 6)

吐鲁番核泵:

说明: 本发明灵光闪现较早, 但觉得难以实施, 没当回事, 后来围观海水西 调, 觉得能有更好的办法, 竟然还弄出了一种方案。 本发明谈水源, 谈效益, 谈 对环境的影响, 必然要涉及海水内调, 所以还需将王德斌版本海水内调方案做一 简述: 水源来自渤海, 以渤海最西边岸外水下为起点, 避开城市和高山, 大致沿 直线以 1〜2/10000的比降开挖地下输水隧道,直达吐鲁 盆地海拔 -155米的艾丁 湖, 自流输水。 然后以此为中转站向南疆、 北疆、 东疆和东北疆用常规动力或用 核泵输水到人造梯海, 蒸发后的高矿化度海水通过地下隧道携泥沙人 东海造地。 海水内调的西延部分过哈萨克斯坦梯海到咸海 和里海, 高矿化度海水用核泵输往 伊朗的卡维尔盐漠, 最后过梯海携泥沙入阿拉伯海造地。

吐鲁番核泵的主要用途是生态优化兼顾发电, 优化方法是向沙漠戈壁灌注海 水形成类似梯田的梯海, 利用太阳光热资源使海水蒸发, 为当地提供充足水汽资 源以便在条件适合时转化为降雨滋润当地土地 , 部分进入高山湖泊用于发电。 主 要数据如下:

管道数据: 对核泵而言, 管道实际就是大直径地下隧道。 关于直径, 如果能 增大到 20米, 理想流速能达到 30米 /秒, 每小时可输水 186039立方米, 试验阶 段开挖 1条这样的进水隧道。 正式满负荷运行时, 为了充分发挥核泵的效益, 至 少应开挖 10条这样的输水隧道, 使每小时输水量达到 186万立方米。 如果 10万 吨当量核泵每爆发一次向海拔 5000米高山湖泊泵水 500万立方米, 进水时间约为 2. 7小时,每一循环周期可降到 3小时以内。如果隧道专家或商家能开发出异 隧 道开挖技术, 比如说椭圆形或跑道形, 使隧道的垂直距离加大, 比如说垂直长轴 300米, 短轴 40米, 经济流速, 可能 3条或 2条就足够了。 输水隧道不同于交通 隧道, 内部可以有支撑。

关于隧道的比降: 渤海西岸到吐鲁番盆地直线距离为 2400公里, 如果比降为 1/10000, 到吐鲁番的海拔为- 240米; 如果比降为 2/10000, 则为- 480米; 如果比 降为 3/10000, 是- 720米。 比降越大, 输水效率越高, 但深度越大, 施工难度也 越大, 须寻找平衡点, 兼顾各种因素。 当然, 吐鲁番盆地最低点海拔为- 155米, 如果只向吐鲁番盆地输水, 不到 1/10000就足够了, 我们要求增大比降, 主要目 的是向核泵供水。

关于造价: 渤海到吐鲁番 2400公里内径 20米的圆形隧道 1条, 向全世界招 标, 平均每公里造价约 1. 5亿元人民币, 共需 3600亿元。 如果修建 10条隧道, 地面道路、 服务设施、 竖井、 地下服务隧道、 地质资料、 施工经验等可以共用, 单位造价还会更低。

关于吐鲁番核泵的选址, 最好能在天山找一个湖泊或建一个人工大湖作 为高 位容器, 附带水力发电, 目前我本人尚未细细寻找, 留待当地地理学者探寻。 我 初步考虑利用吐鲁番南部觉罗塔格与库鲁克塔 格之间的盆地筑坝建湖。

关于吐鲁番核泵的大小: 我们按 10万吨 TNT当量考虑。 1吨 TNT炸药爆炸释 放的能量约为 4183兆焦。 10万吨 TNT当量的核爆炸装置相当于 100万亿度电。 1 度电可将 1吨水送上 377. 8米的高度, 理论上可将 500万吨水送上 75万米高度, 按 1%的热效率计算, 也可送上 7500米的高山湖泊。如果爆发室中有 2/3的水能被 排出, 则爆发室的容积要能达到 750万立方米。 假设爆发室是一个圆柱形, 直径 为 100米, 则要求深度达到 955米。 如果按 2/10000的比降开挖渤海到吐鲁番的 地下隧道, 隧道最深处为海拔- 480米, 为了保证有足够的进水落差以节省爆发室 的进水时间, 也为了爆发室有足够的强度, 其顶端至少要能达到海拔- 1000米。进 水管末端位于爆发式底部, 则平均落差超过 1000米, 流速有保障。

关于建造施工: 本实施例的爆发室、 气缸、 地下冷却室和缓冲室都是核爆炸 形成的爆洞, 单发核爆炸形成的理想爆洞为圆球状, 一次多枚核爆炸所形成的爆 洞较复杂, 大致呈糖葫芦状。

图 6为新建核泵排气进水冲程完成,爆发室顶端 拔 -1000米,泵内管道水面 接近海拔 0米, 新建地下冷却水罐 (44) 通过主排气阀注进海水。 这时, 除排水 阀 10幵启外, 其它阀门均关闭, 核装置 1已就位, 炮闩 4也关闭, 待发。

该核泵的特点是-

A、 设有主进水阀 45和次进水阔 46。 因吐鲁番盆地 56是海水内调的中转站, 在排气进水冲程中, 既通过主进水阀 45直接从渤海 53进水, 又通过次进水阀 46 从吐鲁番盆地 56进水以提高效率。

B、 可输水到哈密盆地 57、 塔里木盆地 58、 准格尔盆地 59。

实施例 5 (参考图 7)

酒泉核泵: 酒泉核泵的主要用途是将巨量的低位海水输往 青海省境内海拔 4078米的哈拉湖, 然后利用高势能水发电。 哈拉湖向四周都能放水, 地理条件不 可替代, 目前尚未发现还有比哈拉湖更优越的湖泊。 湖盆最低豁口高度待考察, 注满海水后海拔先按 4300米估量, 必要时豁口筑坝以提高水位。 以哈拉湖为最高 势能源头, 通过隧道和峡谷向南可引水到柴达木盆地 (平均海拔为 3000米), 有 1300米的落差; 向东, 向青海湖 (3196米) 放水有 1100米的落差; 向北, 向酒 泉 (1440米) 放水有 2800米的落差; 向玉门 (2300米) 放水有 2000米的落差; 向西, 向敦煌 (1139米) 放水有 3000米的落差, 等等。 其实, 这并非最终尾水, 例如青海湖, 还可以继续下泄到海拔 1000米以下的嘎顺淖尔, 其它的尾水可以下 泄到海拔 778米的罗布泊等等。 当然, 有些地段的落差难以利用, 我们要估计到。 如果要提高核泵的运行效率从而提高发电效率 , 还可以缩短进水时间, 方法是将 青海湖水通过隧道引向张掖或酒泉某处发电, 尾水形成人造湖, 作为核泵的第二 水源泵向哈拉湖。 在渤海到吐鲁番隧道未建成之前, 先期建成的核泵可进行小循 环试运行, 即引青海湖水发电, 尾水作为核泵水源, 输上哈拉湖, 引向青海湖发 电, 再引向张掖或酒泉发电, 如此小循环。

由于耗水量非常巨大, 最好建造多室多缸核泵, 至少三室三缸。 如果每次爆 发输水 500万立方米到山顶哈拉湖, 设进水管内径 20米, 流速 30米 /秒, 注 600 万立方米水量(其中 100万立方水用于汽化) 需耗时 11小时。 为提高效率, 将注 水时间缩短为 1小时, 至少要修建 11条进水隧道, 其中 6条从渤海和 /或黄海引 水, 3条利用青海湖发电, 另外 2条回用哈拉湖向北流淌的发电尾水。 如果每 4 小时三缸各爆发一次, 可向哈拉湖扬水 1500万立方米, 一天 24小时可扬水 9000 万立方米, 发电总量粗估如下:

如果哈拉湖四周发电站群的最终尾水是海拔 1000米, 理论落差为 3300米, 实际可利用 3000米落差, 采用梯级电站方式投资过大, 会浪费落差, 还要应对冬 季结冰, 不实用, 最好采用引水管道发电。 我们按 2500米落差保守估算, 按照水 电转换率每立方米水 377. 8米落差发电 1千瓦时计算, 1年发电量为: 9000万(每 一天扬水数) X 365 (日) X 2500 (落差米数) +377. 8 (落差发电量转换) =2173 亿千瓦时。 再去掉零头, 应达到 2000亿千瓦时。 比较一下, 据报道, 三峡电站多 年平均发电量约 1000亿千瓦时, 也就是说, 1台核泵的发电量相当于 2个三峡。 即使再打一半折扣, 也相当于 1个三峡的发电量, 还未计算一年从渤海和 /或黄海 向西北输送海水蒸发降雨使黄河、 长江梯级电站所多发的电。

由于核装置的震动强度较大, 爆发室的位置应远离酒泉市和交通线, 至少超 过 100公里, 深度也越深越好。 越深, 不仅噪音越小, 对浅地层的的扰动也越小。 该实施例爆发室呈线性, 爆洞呈糖葫芦形, 大部分机件由隧道构建, 有优点也有 缺点。 优点是对浅地层的扰动少, 便于布置多个进水口和出水口, 盾构机施工过 程无放射之虞, 缺点是施工难度大, 部分地段高寒缺氧, 但相信参加过青藏铁路 建设的员工能胜任。

图 7为新建核泵爆发排水冲程待发状态, 图中隧道呈平面示意图, 实际是立 体布置, 向四面八方平缓延伸, 而不是直角拐弯, 范围东达张掖境内, 北到金塔, 西达酒泉。

实施例 6 (参考图 8)

伊朗卡维尔核泵: 在伊朗境内卡维尔盐漠北部选一地址建卡维尔 核泵, 要求 最靠近里海, 但又远离人口稠密区, 具体位置还需伊朗官员和地理学家说了算。 卡维尔核泵主要用于生态重组, 同时兼顾发电。 王德斌版海水内调的中亚部分, 蒸发之后的高矿化度海水大部分进入咸海, 小部分流入里海。 里海之水有黑海补 充, 故较淡, 而咸海水由河流补充淡水, 虽然水量因调水已增加了数倍上, 但改 造沙漠占用的淡水过多, 所以咸海之水比里海要浓得多, 为了避免来自咸海较浓 的水影响来自里海较淡的水, 应分开。 但因咸海水太少, 不值得建独立核泵, 可 考虑与里海合用一台核泵, 并要求能做到两水互不混合。 因此, 可考虑将核泵设 计为一室两缸或一室三缸, 即一个爆发室, 两个气缸或三个气缸, 其中一个气缸 用于将里海之水输送到卡维尔盐漠, 另一个将咸海之水输送到伊朗和阿富汗边界 的纳马克萨尔胡。 输送到卡维尔盐漠的海水蒸发并洗盐之后再输 往东南方向的卢 特荒漠人造梯海中继续蒸发成云造雨, 并利用落差发电, 再通过隧道向南输送到 贾兹穆里安沼泽, 自然蒸发接近饱和后携沙入阿拉伯湾填海造地 。 核泵另一个气 缸的水源是咸海, 注水目标是伊朗呼罗珊省到阿富汗边界的纳马 克萨尔湖, 同时 利用落差发电, 然后串通南北向各个盆地和湖泊, 包括巴基斯坦中莫克兰岭北边 的盆地, 在梯海中自然蒸发接近饱和时携沙入阿拉伯湾 填海造地。

本方案的优点是一台核泵可输送不用浓度的咸 海水和里海水, 缺点是要增加 进水管和排水管的长度, 但就总体而言还是划算。

技术方面需要说明的是:

A、 里海水位较低, 海拔 -27米, 咸海较高, 53米, 为充分利用 80米水柱, 在气缸内水位接近海拔- 27米高程时关闭调控阀 98, 见图, 让咸海继续注水到 53 米高程, 这样每爆发一次就可多扬水若干。 否则, 气缸中的水位不会超过- 27米。 当然, 爆发排水冲程时调控阀要处于开启状态, 其它时间按运行程序开闭。

B、 连接咸海的气缸可建造得浅一些以降低建造成 本。

C、 连接里海的 【2】号气缸因距里海较近, 进水管较短, 建造成本较低, 所 以气缸可建得大一些, 进水管可多设一些, 甚至达到 20条, 这样可使进水排气冲 程所用时间大大縮短, 从而提高效率。 如果进水管能达到 20条, 黑海到里海的引 水发电隧道可能会超过一倍, 即超过 40条, 这对加速黑海和地中海的水体更新有 好处。 如果波斯湾水体需要加速更新, 也可开挖数条进水管与其相连。

D、示意图中爆发室为球状爆洞,为防止爆发 水冲程时一级液体活塞(热水) 的巨大冲击搅浑过泵水, 得有相应的放搅浑设计, 使热水能尽量平稳地浮于过泵 水 (冷水) 之上。

卡维尔核泵另一个可以考虑的方案是: 将咸海水的矿化度调整到与里海接近 并输向里海, 在与里海最接近处建核泵, 甚至就建在里海海床之下, 从而节省了 大量进水管费用, 排水管就近通向卡维尔盐漠, 形成卡维尔海, 其余如上所述, 从卡维尔海的南缘引一股水过卢特荒漠入海, 从东缘引另一股水过伊朗和阿富汗 边界的纳马克萨尔湖南向入海。

实施例 7 (见图 9)

核泵功能的扩展之一: 固定炉湿法生产可燃气。 核泵二合一的变体可用于生 产可燃气体, 实质是另一种能源形态转换器, 即, 将核爆炸这种一爆即完的能源 形态转换为可燃气这种能调控使用的能源。结 构原理见示意图 9。全称核内爆式流 体活塞二冲程发动机 水泵 -可燃气体发生器联合体 (简称核泵气三合一) 其基本 原理是: 向已注满水或部分注水的爆发室内倾倒碳酸岩 块(尤其是石灰石和 /或含 碳酸镁的白云石), 同时混合倾倒含碳材料, 如煤炭, 核爆炸使一定半径爆球之内 的煤 (C)、 水 (H20)、 碳酸岩 (CaC03, Mg2C03等) 获得巨大热能, 部分达到高温 反应温度, 直接反应生成新的化合物, 部分呈离子状态存在, 随着温度降低, 离 子重新组合, 生成新的化合物,包括一氧化碳气(C0)、氢气 (H2)、 乙炔气(C2H2 ) 等可燃气, 并混以水蒸气, 同时还产生氧化钙(Ca0)、 氧化镁 (MgO) 等碱性氧化 物。

技术方案之一:固定炉 (爆发室)湿法生产。 对核泵爆发室的结构按产气要求 设计成图 9样式, 包括化工原料输送系统。 具体做法是, 将含碳物质 (如煤炭) 和碳酸岩 (如石灰石和 /或白云石) 按一定比例填入, 置核装置于其上或其中, 引 爆, 产生一氧化碳、 氫气、 乙炔等, 同时产生多种碱性水合物, 如氢氧化钙、 氢 氧化镁等。 距爆点更远处仅使物质发生物理变化, 包括物态变化, 如将液态水变 为气态水, 低温水变为高温水。 如果灌注海水, 因含氯化物, 反应还会产生四氯 化碳等化合物。 煤炭、 碳酸岩岩石和海水成分复杂, 产生的化合物也很复杂。 如 果原料矿石和煤炭中还夹杂有硅酸盐或铝酸盐 (如煤矸石), 会生成碳化硅或碳化 铝, 也可能生成某些单质, 如结晶硅或金属铝等。 初始反应的生成物还会和水及 其它物质进行后续反应。 反应基本结束后生成的可燃气在水体中上升的 过程中用 前一循环周期产生的石灰水洗涤, 溶解出现的二氧化碳就初步分离出了可燃气, 再经后续处理分离出一氧化碳、 乙炔、 氢气等, 既可用作移动车辆的燃料, 也可 用作化工原料。 核爆炸产生的石灰水等输向沙漠, 吸收空气中的二氧化碳后变为 碳酸钙 (石灰石)、 碳酸镁、 碳酸镁钙 (白云石) 等, 作为流沙的粘接剂, 和沙粒 一起形成不可流动的含水或不含水砂岩, 类似美国亚利桑那州石涛谷。 运行程序 基本与二合一相同, 在排气进水冲程的后期投进碳酸岩矿石和煤炭 的混合料, 第 二冲程也可称为排气进水进料冲程, 多一个进料程序。 进料程序稍后于进水程序, 只要不影响排气就行。

实施例 8 (见图 10 )

固定炉干法生产可燃气。 如果在生产可燃气的同时要生产单质, 如金属铝、 硅等, 可采用干法生产。 图 10所示为核泵气三合一干式产气法示意图。

从图 10中可看出爆发室与气缸彻底分离, 爆发室内无水。 爆发初期, 一定半 径内形成高温高压等离子体,温度降低到合适 程度时,比如说从数千万度降到 3000 ° C左右, 各种离子自找结合对象, 碳离子属于强势离子, 又钟情于氧, 会掠夺其 它化合物中的氧使之形成单质, 如铝、 铁等, 形同冶铁炼铝, 同时产生可燃气。 干法生产因为无水, 缺少氢原子, 所以不产生氢气。 至于夹杂有水分或其它含氢 物质, 那属另一问题。 所产金属单质如何从原子冶炼炉中取出? 金属冶炼厂的常 规方法可以解决。 最常用的常规方法是将液体金属从炉底引出 (图 10未示出)。

运行程序与湿法类似, 不同之处在于:

A.爆发室内温度较高, 与爆发室紧邻的炮闩、 料闩、 排气闽等要有高温防护 措施, 除外复耐高温保护材料外, 最好再设计为水循环内冷, 且其面向冲击波方 向的外形呈尖锐状。 也可改变设计, 使其远离核爆点或设置隔水屏障。 为保护炮 闩, 可将填炮管改为盘道, 并在炮闩面向爆发室的前段将填炮管的一部分 设计成 下凹弧形水槽以隔断高温气体。 对料 FI的保护也可采用这一办法, 只是要改变矿 石的填入方法, 改自动溜入为机械输进。 也可考虑在料闩面向爆发室的一面设置 牺牲水箱, 由金属或塑料制造, 内部充满水, 核爆发时牺牲水箱破裂, 对料闩起 冷却作用。 下一冲程时更换装新的牺牲水箱。 当然, 料闩本体也要有防护措施。

B.设计中要考虑巨型冶炼炉的高温蠕变。 克服高温蠕变的方法之一是冷却降 温, 冷却的方法之一是将核泵的气缸设计成如同汽 车气缸的水套, 包住核泵的爆 发室(原子能冶炼炉), 用核泵气缸内的水冷却核泵爆发室的外壁。 冷却的另一个 方法是蒸发散热, SP , 在金属雨基本结束并被引流到反应炉之外时, 通过爆发室 和气缸之间的对流管、 阀向爆发室喷水降温。

C.负压进料以防放射性粉尘外泄。

D.得有单质收取装置, 其装置类似于金属冶炼厂的常规装置, 只是置于地下。 水下核爆法 (湿法) 生产可燃气体是本发明者最先提出, 原子爆炸法冶炼金 属并副产可燃气(干法) 的设想最先由曹为平先生提出, 但没有具体的实施方案, 本发明者将其整合在核内爆式二冲程发动机- 泵-可燃气体发生器中, 使之具备 实施的可能。 单就干法技术而言本发明的进步之处, 也是不同之处, 在于-

A.高压气体的压力得到充分利用, 可用于推挤液态水到高位容器。

B.含有放射性粉尘的高温高压气体经液态水洗 得以净化。

相比于湿法生产, 干法生产要困难得多, 反应炉的蠕变及地下水的涌入难以 彻底解决, 所产金属含有放射性杂质, 即使生产出来也没人敢用。 为防止有人拿 这种金属制造炸弹外壳, 本人占据这一单项专利永不转让, 自己也不试产, 只试 验湿法生产可燃气。

也可采用半干式生产法, 只向核泵气三合一的某些部位注水以满足不同 目的 的生产之需。 从图 9, 图 10看, 固定爆发室对形状有特殊要求, 原则是爆球不乱窜, 并防 止核爆炸激起的石块堵塞各管口, 尤其是出水口和进水口, 所以管道尽量沿球形 爆发室的切线布置, 并向下倾斜, 管道口有滑落的斜坡, 这样, 即使石块飞来也 会滑落到高温反应炉中。 最好能多开一些管口以降低堵塞几率。 进水管末端管口 尽量位于底部以便将水下生成的稠膏状石灰冲 起, 使之变为较稀的石灰水排出。

实施例 9 (见图 11 )

非固定炉湿法生产可燃气: 吐鲁番核泵气三合一。 见图 11, 非固定炉湿 法生产可燃气, 即技术方案之三: 原理与上述可燃气生产方法相同, 不同之 处在于直接利用地下夹有煤层的碳酸岩, 如石灰石或白云石。 固定炉生产是 原料向炉内输送, 而非固定炉生产是炉向原料移动。 建造方法是在既有煤, 又有碳酸岩的地层中按核泵及其爆发室的要求 开挖竖井、 斜井和隧道, 并按 设计要求安放一个或多个当量不一的核装置于 相应位置, 然后同时起爆, 使 爆发室成形。 正式生产时, 每一次爆发其核位都随矿脉移动。 如果矿脉上下 波动, 在波峰处会聚气, 影响下一冲程的进行, 要按地质情况安置排气管。 如果需要重新设置排气管和 /或排水管, 也可按现场情况决定, 甚至可改变填 炮管。 也就是说, 随着矿脉的起伏变化, 核泵的主要机件, 包括爆发室、 排 水管、 排气管、 填炮管, 都要随之变化, 几乎每一类机件都分为在役、 退役、 在建。 进水管一般变化不大。 图 11, 矿脉看起来呈管状, 实际是面状, 要防 止地面塌陷。 防止措施有许多常规方法, 本发明者琢磨可用核爆法夯实空穴, 至少夯实成一个支撑点。 方法是: 从老填炮管向地下空穴倾倒花岗岩之类的 毛石、 鹅卵石、 砂石、 流沙、 泥桨等, 并注水, 在填料上部置核装置, 按核 泵正常运行程序起爆, 下部填料受到数千万度高温的作用, 受到数千万个大 气压的强烈挤压, 将液态玻璃体压进远端松散的填料中, 在一定范围内形成 的支撑力不亚于原来的地层。 夯实作业完成后, 对核泵机件进行重新调整。 实际运行中, 地下空间的立体结构随时都要展现在操控人员 的面前, 机件每 个月都有可能重新布局, 得有三年以上的预案。 关于选址: 据报道, 吐鲁番 盆地发现了煤田, 石灰岩在此地的分布不明, 据推想, 应该和煤共生。 如果 在此建三合一, 既能产可燃气, 能像前边核泵实施例一样向周边输水。 在此 选址优势多多, 目前国内尚未发现有更优越的地方, 其一, 周边对水的需求 量大; 其二, 是海水内调的中转站, 水源有保证; 其三, 余热用于蒸发海水, 造云造雨, 因大周边都是山, 水汽外流少, 耗损少。 缺点是距可燃气用户群 较远。 也不算是大缺点, 核爆点距人群本来就不能太近。

混合气体的分离和回收属于另一套系统工程, 首先用常规办法将水蒸汽和可 燃气分离, 最简单的方法就是先冷凝, 后吸潮干燥。 对各种可燃气体也可用常规 方法分离, 要求高压、 深冷。 一氧化碳、 乙炔、 氢气和其它残存气体露点各不相 同, 分离主要就是基于这一特性进行的。

需要说明的是, 可燃气体发生器所产生的可燃气体自身感生有 放射性, 好在 构成可燃性气体的碳、 氢、 氧及其同位素, 其放射性都不强, 半衰期也很短, 存 放不长时间就能安全使用。 碳酸盐和煤炭中含有多种有害物质, 受核爆炸的冲击 后会次生放射性, 和氢氧化钙和氢氧化镁混在一起难以分离, 所以最好用来吸收 空气中的二氧化碳并粘接沙粒以形成准砂岩。 由于位于人迹罕至的沙漠, 且长久 覆之以石灰水, 所以不会危害人类。

实施例 10 (见图 12)

核泵功能的扩展之二——核爆法掘井:方法是 将核装置置于最下部底盘岩石 之上, 上部复以煤炭, 爆发时一定半径内的岩石 (成分 S0 2 , AlA, CaC0 3 , Mg 2 C0 3 等)、 煤炭(C)和水(¾0)会被数千万度的高温分解为 等离子体和气体并上浮, 同时挤 压水体产生泵水作用, 各种原子在自己和对象合适的温度和压力区间 重新组合生 成新的化合物, 生成的气体形成气泡上浮, 生成的固体物, 如氢氧化钙、 氢氧化 镁和硅、 铝氧化物等, 呈粉末状, 部分被气泡裹挟上浮, 部分进入水体, 随着核 泵的运行被带出地面, 下部岩石会形成一个半球形凹坑, 如此反复, 爆发室实际 深度会不断增加。 只要核装置自身耐压耐热, 理论上就可一直向下伸展。 实际上 由于一直有水冷却, 核装置承受的温度不会很高, 深层围岩蠕变也有限, 只是水 压会越来越大, 可减少注水降低水压。 至于生成的固体粉末, 可用打喷嚏的方法 喷出, 即注少量水引爆核装置, 使之全部气化喷出。 如此不断掘深, 比如说 10万 米, 甚至 30万米, 就可开发利用取之不尽的地热能, 还可以利用其巨大的水压在 核泵气三合一的高温反应炉中生产某些需要超 高温、 超高压生产条件的产品。

施工方案: 用常规方法钻井, 钻杆长度受限, 超过 1万米就已经很困难了, 本发明具有 10万米的潜力, 尚未发现 30万米的致命障碍。 单纯开挖 10万米深的 井成本会很高, 如果结合核泵, 边扬水边掘井, 不仅能抵消掘井花费, 还大有盈 余。 图 12所示是最简单的掘井方案, 实际可能是斜井, 也可能分成多个井筒, 成 网状, 并有多个开口, 有进水口, 有出水口, 用作地热井将供热稳定, 同时可用 作深部勘探和深部注水用。

将超深井稍作改造可作为高压注水井, 用于地下深层注水, 将深层石油挤上 地面。 方法是向超深井注满水, 关闭所有阀门, 包括排水阀, 形成密闭体, 引爆 核装置, 将水压向地下裂隙, 然后迅速放气, 迅速进水。 如此循环往复, 直到满 意为止。 优点是:

A.能向深层注水, 能将深层油气压向地表。

B.压力特别巨大, 能作用于细小的裂隙。

实施例 11

向地下深层注水。 关于爆发室和管道等的密封: 采用核爆炸法施工建造, 其 密封性较好, 核装置爆炸时超强压力将爆球球面附近的液态 或半固态玻璃体压向 更外层破碎的岩石缝隙中从而达到更好的密封 效果。 当然, 液态水的突然浸入会 使玻璃体产生裂纹, 降低密封效果, 但一般是容许的。 如果要求密封性能更好, 可二次搪瓷, 方法是按起初核装置的当量和位置第二次放置 好核装置, 如用钢绳 吊置, 然后填充石英砂至满, 封口, 扣动核扳机起爆, 最后在爆洞内壁形成一层 石英玻璃, 不怕水激。 若采用盾构法(TBM)施工, 只对管片和片缝用材提出密封 要求就行了, 不难解决。 如果采用矿道法施工, 对内砌材料提出特别要求一般能 达到密封标准, 问题是担心运行中震动会产生裂缝, 本人琢磨的处理办法是: 将 堵漏材料, 如大小不等, 形状不一的花岗岩、 玄武岩石块、 沙粒、 粉状体等, 复 以泡沫塑料、 泡沫树脂等, 配制成比重与水接近的悬浮体, 置于爆发室和管道中, 核装置爆炸时强光强热使石块包覆层软化或气 化, 还未来得及下沉就被随之而来 的冲击波和强大的压力压向缝隙, 从而起到堵漏的作用。 远端包覆物未被气化的 悬浮物在强大的压力下撞向缝隙时, 因包覆物强度小, 容易破碎, 即使不破碎也 容易被压縮, 仍会挤进缝隙起堵漏作用。 堵漏工作也可分级分次进行, 开始用块 头较大的堵漏材料, 以后用较小的, 最后用粉状物。 至于细小的渗漏, 随着核泵 运行时间的延长, 水中泥沙泥浆会起堵漏作用。 上述方法的机理在于爆发时内部 压力最大, 爆发室有膨胀的趋势, 所以缝隙被撑大, 石块沙粒等堵漏材料容易正 向塞进缝隙, 内部压力减小时爆发室收缩, 挤压缝隙使之变窄, 对填充物产生夹 持力, 所以大部分块状物、 沙粒和粉状物不会退出, 能够起堵漏作用。 本发明所 采用的悬浮物堵漏若不用爆发力推挤, 只用常规水压或气压, 也可对现有水坝、 山体、 地下水工物, 甚至地下溶洞进行堵漏。

应当理解的是, 对本领域普通技术人员来说, 可以根据上述说明加以改进或 变换, 而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权 利要求的保护范围。