一种核能利用演示平台制造技术

本实用新型专利技术公开了属于核能利用技术领域的一种核能利用演示平台。原理是将一固定金属球内置一低活度α放射源，用α放射源发射的正离子对固定金属球充以正电荷，在距固定金属球一段距离放置一可运动金属球，用β源放出的电子对运动金属球充以负电荷。当两小球不带电时，给运动金属球一个速度小球会沿直线运动，当固定金属球与运动金属球分别被充正负电荷后，两球间有了库伦引力，给运动金属球一定的速度小球将做匀速圆周运动或变速螺旋运动，而小球运动的先后变化的原因在于放射源给小球带来的电荷，由此证明放射性物质可以通过产生电荷的方式影响宏观运动，启发学生思考将放射性能量转化为对生产生活有用的能量形式。

【技术实现步骤摘要】

：本技术属于核能利用
，是将放射性能量转化为电能，再转化成动能的装置。
技术介绍
：核电池是一种将放射性同位素的衰变能转换为电能的电源装置。世界第一枚直接充电式核电池于1913年诞生,其初始研究的目的是为了测量粒子能量及分布。直接充电式核电池是一种高电压低电流核电池，开路电压可高达数十千伏，短路电流为纳安级，输出功率一般为微瓦级。直接充电式核电池能量密度大，易于小型化、微型化。目前，核电池的设计与制造在美国已日臻完善。热电转换效率由早期的4％上升到8％，电功率由开始应用时的2.7W提高到近kw级水平，比功率也由1.48W/kg增加至5W/kg。我国原型同位素电池采用的是210Po电池，于1971年3月12日点燃(总活度为1110Ci)，产生热能35.5W，输出电功率1.4W，热电转换效率达到4.2％，并进行了模拟空间应用的地面试验。核电池的发展前景日益广阔，国内外各种核电池的研究工作也进行的如火如荼。但有关一种核能利用演示平台的工作却没有人做。基于直充式核电池的优点，将其放射性能量转化为电能，并表现出来也变得很有意义，可以让人们更加的了解和接受核电池。为此我们想到将电能用动能的形式表现出来。
技术实现思路
：本技术专利技术的目的是将放射性能量转换为动能或其它形式能量，并让被演示者可以直观地感受到放射性能量转化为动能或其它形式能量、并对放射性能量有更深的认识。为实现上述目标本技术使用如下技术措施来实现：将α放射源(1)装在固定的固定金属球(3)内，α放射源(1)将发射出α粒子即正二价氦核使固定金属球(3)带正电，α放射源(1)内剩余了负电荷，这些负电荷通过金属导线(8)与金属平台(10)与地面连接将负电荷导出。此时定向β源装置(2)发出的β粒子即电子被运动金属球(4)收集，这样充电一段时间后，取出定向β源装置(2)，压缩固定长度的弹簧(5)将运动金属球(4)弹出，运动金属球(4)沿着导轨挡板(6)获得固定方向的固定速度。，运动金属球(4)将在固定金属球(3)与运动金属球(4)间的库仑引力下做圆周运动。整个系统由透明的外壳(9)包裹用来保护内部结构提供固定金属球(3)、导轨挡板(6)、弹簧挡板(7)的固定平台和运动金属球(4)的运动平台，并屏蔽放射源产生的射线及次生射线，两个绝缘支架(11)连接外壳(9)与金属平台(11)。所述α放射源(1)为241Am或238U，定向β源装置(2)为外罩铝壳带出射孔90Sr、63Ni或147Pm。所述固定金属球(3)为铝球并且底部开孔，粘在外壳(9)上，金属导线(8)为细铝线或铜线穿过金属球(3)底部和外壳(9)与金属平台(10)连接，运动金属球(4)为铝球。所述导轨挡板(6)、弹簧挡板(7)材质为外表光滑的塑料，并粘在外壳(9)上，弹簧(5)为耐疲劳的铬钒钢弹簧。所述外壳(9)材质为透明的防辐射有机玻璃，表面非常平滑摩擦系数很小，绝缘支架(11)材质为塑料，金属平台(10)材质为铝或铁。本装置可以将不可见的带电辐射转化为可直观观察到的宏观运动，是一种很好的科普教学演示器材，具有良好的教育科普意义。附图说明图1为本技术侧视示意图，图2为本技术俯视示意图。1-α放射源，2-定向β源装置，3-固定金属球，4-运动金属球，5-弹簧，6-导轨挡板，7-弹簧挡板，8-金属导线，9-外壳，10-金属平台，11-绝缘支架。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。实施例一：一种核能利用演示平台如图所示，α放射源(1)为球形，放置在固定金属球(3)中心位置，固定金属球(3)粘在外壳(9)内部中心位置上并且底部开孔，在外壳(9)上钻一小孔，金属导线(8)连接α放射源(1)穿过外壳上的小孔与金属平台(10)连接，弹簧挡板(7)粘在平台边缘，上面固定一个弹簧(5)，导轨挡板(6)与弹簧挡板(7)垂直粘在平台上，运动金属球(4)位于弹簧(5)末端并紧贴导轨挡板(6)，定向β源装置(2)紧贴导轨挡板(6)并将出射孔对准运动金属球(4)，透明的外壳(9)将金属球、挡板、弹簧等罩在一起，并通过绝缘支架(11)支撑与金属平台(10)连接。演示平台不使用时，定向β源装置(2)从平台中取出单独保存，金属导线(8)处于断开状态即α放射源(1)与金属平台(10)并不连接，α放射源(1)一直为固定金属球(3)充电维持一定的电荷量，但是由于α放射源(1)放出带正电的α粒子，放射源本身会呈现负电状态，使得固定金属球(3)对外呈电中性。演示时，先用运动金属球(4)压缩弹簧(5)到极限并释放运动金属球(4)，可观察到运动金属球(4)沿直线射出，然后将金属导线(8)闭合，使α放射源(1)中的负电荷通过金属导线(8)和金属平台(10)被排出，固定金属球(3)呈正电，对外形成放射状正电电场，将定向β源装置(2)放在紧贴导轨挡板(6)处并将出射孔对准运动金属球(4)，定向β源装置(2)释放出β粒子即电子对运动金属球(4)充电，一定时间后取出定向β源装置(2)，用绝缘挡板通过运动金属球(4)压缩弹簧(5)，然后释放运动金属球(4)，会发现运动金属球(4)会围绕固定金属球(3)做圆周运动或螺旋运动，证明放射性物质可以通过产生电荷的方式影响宏观运动，启发学生思考将放射性能量转化为对生产生活有用的能量形式。α放射源(1)选取241Am或238U，定向β源装置(2)为外罩铝壳带出射孔90Sr、63Ni或147Pm。固定金属球(3)为铝球并且底部开孔，粘在外壳(9)内表面中心位置上，金属导线(8)为细铝线或铜线穿过金属球(3)底部和外壳(9)与金属平台(10)连接，运动金属球(4)为铝球。导轨挡板(6)、弹簧挡板(7)材质为外表光滑的塑料，并粘在外壳(9)内部上，弹簧(5)为耐疲劳的铬钒钢弹簧。外壳(9)材质为透明的防辐射有机玻璃，表面非常平滑摩擦系数很小，绝缘支架(11)材质为塑料，金属平台(10)材质为铝或铁。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种核能利用演示平台，其特征在于，α放射源(1)为球形，放置在固定金属球(3)中心位置，固定金属球(3)粘在外壳(9)内部中心位置上并且底部开孔，在外壳(9)上钻一小孔，金属导线(8)连接α放射源(1)穿过外壳上的小孔与金属平台(10)连接，弹簧挡板(7)粘在平台边缘，上面固定一个弹簧(5)，导轨挡板(6)与弹簧挡板(7)垂直粘在平台上，运动金属球(4)位于弹簧(5)末端并紧贴导轨挡板(6)，定向β源装置(2)紧贴导轨挡板(6)并将出射孔对准运动金属球(4)，透明的外壳(9)将金属球、挡板、弹簧罩在一起，并通过绝缘支架(11)支撑与金属平台(10)连接。

【技术特征摘要】
1.一种核能利用演示平台，其特征在于，α放射源(1)为球形，放置在固定金属球(3)中心位置，固定金属球(3)粘在外壳(9)内部中心位置上并且底部开孔，在外壳(9)上钻一小孔，金属导线(8)连接α放射源(1)穿过外壳上的小孔与金属平台(10)连接，弹簧挡板(7)粘在平台边缘，上面固定一个弹簧(5)，导轨挡板(6)与弹簧挡板(7)垂直粘在平台上，运动金属球(4)位于弹簧(5)末端并紧贴导轨挡板(6)，定向β源装置(2)紧贴导轨挡板(6)并将出射孔对准运动金属球(4)，透明的外壳(9)将金属球、挡板、弹簧罩在一起，并通过绝缘支架(11)支撑与金属平台(10)连接。2.根据权利要求1所述一种核能利用演示平台，其特征在于所述α放射源(...

【专利技术属性】
技术研发人员：许旭，韩光远，刘伟，欧阳东明，杨中山，陆景彬，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林;22