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weiterschaltet. Verbunden damit ist die Moglichkeit, neben der Hauptgrofle, der Warmemenge, andere Daten der Anlage anzu- zeigen, z. B. die Vorlauf- und Rucklauftempe- ratur, den DurchfluR und das durchflossene Volumen. 1st die Ablesung abgeschlossen, dann fallt die Anzeige nach etwa 30 Sekunden in den Zustand ,,kWh" zuruck. AuRerdem werden im Display Storungsmeldungen fur Bruch oder KurzschluB der Temperaturfuhler, Fehler im Volumen-MeRteil und zu niedrige Batteriespannung angezeigt.

Der gewahlte Aufbau fuhrt nicht nur zu einem kompakten, handlichen Gerat, sondern stellt auch vom Platzbedarf und dem Installations- aufwand her eine kostengunstige Losung dar. Besonders der Wegfall einer zusatzlichen ma- nipulationssicheren Stromversorgung senkt die Kosten und vereinfacht den Einbau.

[I] F. Adunka, Warmemengenmessung, Vul- kan-Verlag, Essen 1984. [2] A. v. Jena, Ultraschall-DurchfluRsensor fur die Warmemengenmessung, Vortrag Fach- tagung ,,Sensoren-Technologie und Anwen- dung", VDVVDE-Gesellschaft 1984. [3] G. Fritsch, Physik in unserer Zeit 15, 97 (1984).

Hans Kuhnlein, Jahrgang 1932, Studium der Physik an der Universitat und an der Techni- schen Hochschule in Munchen. Nach Ab- schluR des Studiums als Entwickler im anwen- dungstechnischen Bereich von Hallgenera- toren bei Siemens eingetreten. Danach Be- schaftigung mit elektronisch kommutierten Gleichstrommotoren und klimatechnischen Steuer- und MeRgeraten. Jetzt Produktverant- wortlicher fur Warmezahler im Geschaftsbe- reich Zahler und Klimatechnik der Siemens AG.

Reinhard Stark, geboren 1944, Studium allge- meine Elektrotechnik an der Fachhochschule Nurnberg. 1965 Eintritt bei Siemens ins Nurnberger Zahlerwerk. Entwicklung von elektronischen Prazisions-Elektrizitatszah- lern, Terminals fur Betriebs- und Personenda- tenerfassung. Seit 1980 Laborleiter fur MeR- und Regelgerate der Heizungstechnik.

Anschriften: Dip1.-Phys. H. Kuhnlein, ZK V H Erlangen, Siemens Aktiengesellschaft, Postfach 3240, 8520 Erlangen. Dip1.-Ing. (FH) R. Stark, ZK T M Nurnberg, Siemens Aktiengesellschaft, Postfach 4806, 8500 Nurnberg.

Die Sowjets waren die ersten in einer Erdum- laufbahn und nun sind sie auch die Wegberei- ter in entgegengesetzter Richtung bei der Er- schliehng der Tiefen der Erdkruste gewor- den. Nach 14 Jahren Bohrtatigkeit sind sowje- tische Ingenieure und Wissenschaftler uber 12 km tief in das mehr als 2 Milliarden Jahre alte Gestein unter der Halbinsel Kola nahe Mur- mansk vorgedrungen. Diese Bohrung in der Tundra ist mindestens 2 km tiefer als alle kom- merziellen Bohrungen zuvor (Abbildung 1). Daruberhinaus durchdringt sie harten kristal- linen Fels, wahrend fruhere 0 1 - und Gasboh-

Abb. 1. Ticfenbohrungen und Bcreichc, aus dcnen Gas und 031 (a), Geowarme (b), Edel- metalle und Diainanten (c), Eisencrz (d), Kohle (e), Buntmetalk (0 und Wasser (g) extrahiert werden (nach Kozlovsky).

Physik in unserer Zeit / 14. Jahrg. 1985 / Nr. 5 0 VCH Verlagsgesellscbafi mbH, 0-6940 Weinheim, 1985 0031-92J2/85/0509-0141 $ 02.JO/O

rungen meist durch weichere Sedimentschich- ten fuhrten.

Die Bohrstelle wurde ausgesucht, weil die Bal- tische Platte reprasentativ fur eine game Reihe von Granit-Kontinentalplatten ist, wie man sie auch unter Indien, Nordamerika, Sud- afrika, Westaustralien, Gronland und dem Sudpol findet. Weiter sind die obersten 5 - 15 km auf der Halbinsel Kola wahrend vieler hundert Millionen Jahren durch Erosion abge- tragen worden, so dai3 die Bohrtiefe eine Schichtung erreicht, die sonst erst in 20 km Tiefe vorzufinden ist. Zum Bohren wird ein Turbinenbohrkopf mit Bohrschlamm von 250 bar angetrieben. AusschlieRlich dieser Kopf rotiert - und zwar mit 80 bis I50 Umdrehun- gen pro Minute. Das Bohrgestange selbst macht die Drehbewegung nicht mit, um den VerschleiR niedrig zu halten. Das Bohr- gestange ist aus einer hochfesten leichten Alu- miniumlegierung gefertigt, so daR der 27- stockige Bohrturm ,,nur" rnit 5 lo6 N (500 t) belastet wird. Die Legierung ist bis 3OO0C ein- setzbar. Das Bohrloch ist bis zu einer Tiefe von 2000 m ummantelt (Abbildung 2). Der Durchmesser nimmt hier von 1 m auf ca. 30 cm ab. In groReren Tiefen ist das Bohrloch elliptisch verformt, da der Fels mechanisch anisotrop ist. Die Richtung mit der klei- nen Halbachse entspricht der Richtung der groRten Kraft. Senkrecht hierzu spr ing der Fels auf. Die Abweichung des Bohrkanals von der Vertikalen betrug 840 m.

Jedes Felsstuck aus der Tiefe ist fur die Analyse wichtig. Bei Bohrungen in geringen Tiefen bleibt der Bohrkern gewohnlich als Ganzes er- halten. Bei extremen Tiefenbohrungen wie auf der Kola-Halbinsel jedoch platzt der Bohr- kern beim Hochziehen, da sich der Lmge- bungsdruck von einigen 1000 bar auf 1 bar verringert (Abbildung 3). Die aufgesprun- genen Felsfragmente mussen daher mit ei- ner speziellen Auffangvorrichtung gesammelt werden. In Entwicklung sind gerade Druck- dosen, die in der Tiefe verschlossen werden konnen und den Bohrkern unverandert zu ex- trahieren gestatten.

Die sowjetischen Forscher erwarteten auf- grund von seismischen Untersuchungen zunachst durch eine vulkanische und eine Se- dimentschicht zu stoRen, dann bei 4 , i km Tiefe in eine Granitschicht und bei 7 km in den Basaltbereich vorzudringen. U k r r a - schend fanden sie die Granitschicht beim Boh- ren erst in einer Tiefe von 6,8 km und die Ba- saltschicht ist bisher uberhaupt noch nicht er-

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Abb. 3. Druck im Fels als Funktion der Tiefe. Die eingezeichnete Gerade wurde man in homogeneni Material erwarten. Bei 3200 ni liegt eine besonders dichte Schicht, bei 8000 m eine Zone mit stark frakturier- ten1 Fels (nach Kozlovsky).

Abb. 4. Vorhandene und geplante Bohrstel- len in der Sowjetunion zur Erforschung der Krustenstruktur (nach Kozlovsky).

Abh. 2. Schema der Bohreinrichtung.

reicht. Dies zeigt deutlich, wie wenig man sich auf Schallausbreitungsuntersuchungen bzw. ihre Interpretation verlassen kann. Weiter ergab sich bis in eine Tiefe von 3 km ein Temperaturgradient von nur 1 K/100 m, dar- unter ein solcher von 2,5 K/100 m, so dafl bei 10 km Tiefe eine Temperatur von 1 80°C er- reicht wurde. (Bei der 15 km Marke erwartet man 30OOC.) Der Bohrkopf durchdrang unterhalb von 8 km Tiefe auch eine Granitschicht, die beson- ders reich an Eisen und Titan ist. Besonders uberraschend war das Auftreten von ,,zirkulierenden Fluiden". Offensichtlich stieg man bis in die grogten erreichten Tiefen auf Gase, wie Methan und andere Kohlenwas-

serstoffe, sowie auf stark mit Mineralstoffen angereichertes Wasser. Eine weitere Tiefbohrung, Saatly, bei Baku am Kaspischen Meer, hat etwa 9 km Tiefe erreicht und sol1 ebenfalls bis 15 km vorgetrieben wer- den. Inzwischen ist ein detaillierter Plan fur die Er- forschung der Krustenstruktur durch mehrere weitere Bohrungen erarbeitet worden (Abbil- dung 4). Durch diese Bohrungen erhofft man sich auch eine erfolgreiche Prospektion von tiefen 0 1 - , Gas- und Mineral-Lagern. Auch andere Lander planen Tiefenbohrungen. So sollen im Rahmen des Kontinentalen Tie- fenbohrprogrammes (KTB) in der Bundesre- publik ebenfalls Schichten in 15 km Tiefe er-

reicht werden. Die Kosten hierfur durften im Bereich von 500 Millionen D M liegen. Als Bohrstellen sind entweder der Schwarzwald oder die Oberpfalz vorgesehen. In den USA wird gerade eine kommerzielle Erdwarme- Bohrung auf 5000 m vorgetrieben, um ein Temperaturniveau von ca. 4OO0C zu erreichen. Eine 10 km Bohrung in den Appalachen ist ge- plant, ebenso das Anbohren einer Kammer mit flussigem Magma.

Literatur

Science 224, 1418 (1984). Science 225, 1461 (1984). Ye. A. Kozlovsky, Scientific American Dezem- ber 1984, S. 106.

Redaktion

Mikrogravitation

Auf dem Umschlag von Heft 4/1985 von Phy- sik in unserer Zeit haben wir untenstehendes Bild veroffentlicht, dabei aber versehentlich keine Quelle angegeben. Das Bild wurde von Herrn Detlev van Ravenswaay (van waay gra- phic design, Baustrafle 36, 4100 Duisburg 18) entworfen, dem wir fur die Uberlassung des Bildes herzlich danken.

(Die Redaktion)

162 Physik in unserer Zeit / 16. Jahrg. 1981 / Nr. 5