站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學號：凡年級專業(yè)、姓名、學號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記。…………密………………封………………線…………第1頁，共1頁六盤水職業(yè)技術學院

《核分析技術》2023-2024學年第二學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、在核電廠的運行過程中，需要對設備進行定期維護和檢測。對于關鍵設備，通常采用無損檢測技術。以下哪種無損檢測技術可以檢測出設備內(nèi)部的微小缺陷？（）A.超聲波檢測B.磁粉檢測C.滲透檢測D.以上都可以2、在研究核反應的過程中，質(zhì)能方程E=mc2具有重要的意義。已知一個核反應中，質(zhì)量虧損了0.1克，計算釋放的能量約為：（）A.9×10^11JB.9×10^12JC.9×10^13JD.9×10^14J3、在核反應堆中，控制棒的作用至關重要。關于控制棒對反應堆反應性的控制原理，以下說法錯誤的是：（）A.控制棒通常由具有強吸收中子能力的材料制成，如硼、鎘等B.插入控制棒可以吸收中子，從而降低反應堆的反應性，使鏈式反應減緩或停止C.控制棒插入越深，吸收的中子越多，反應堆的功率下降越快D.控制棒的移動速度對反應堆的反應性沒有影響，只與插入深度有關4、核科學中的核裂變鏈式反應需要滿足一定的條件，包括足夠的裂變物質(zhì)、適當?shù)穆瘎┖头瓷鋵拥取７瓷鋵拥淖饔檬牵ǎ〢.增加中子的泄漏B.減少中子的吸收C.降低反應性D.提高燃料的利用率5、核輻射的測量是核科學研究和應用中的重要環(huán)節(jié)。常用的輻射測量儀器有蓋革計數(shù)器、閃爍探測器等。蓋革計數(shù)器的工作原理基于（）A.氣體電離B.光電效應C.康普頓散射D.電子對效應6、核科學中的中子活化分析是一種靈敏的元素分析方法。某樣品經(jīng)過中子照射后，產(chǎn)生了一種放射性核素，其半衰期為5天，照射結(jié)束時的放射性活度為1000Bq。經(jīng)過15天后，該放射性核素的活度大約變?yōu)槎嗌伲浚ǎ〢.125BqB.250BqC.500BqD.750Bq7、核輻射在醫(yī)學成像中有著重要應用，如正電子發(fā)射斷層掃描（PET）。在PET檢查中，患者會被注射一種含有正電子放射性核素的藥物，這些核素在衰變時會發(fā)射正電子，與周圍的電子發(fā)生湮滅產(chǎn)生一對γ光子。探測器通過測量這對γ光子的方向和能量來重建體內(nèi)的代謝圖像。已知一種常用的正電子放射性核素的半衰期為2小時，如果患者在注射后1小時進行檢查，此時體內(nèi)放射性藥物的活度大約是初始活度的多少？（）A.1/2B.1/4C.3/4D.2/38、核反應堆的熱工水力分析對于反應堆的安全和性能至關重要。假設一個沸水堆在運行時，冷卻劑的流動和傳熱過程復雜。那么如何分析冷卻劑的流動特性（如流速、壓力分布）？傳熱過程中的熱交換機制是什么？在設計反應堆時，怎樣通過優(yōu)化熱工水力參數(shù)來提高反應堆的效率和安全性？（）A.運用數(shù)學模型，基于對流和傳導，考慮材料和結(jié)構(gòu)，進行模擬實驗B.參考歷史數(shù)據(jù)，依靠輻射傳熱，注重燃料布局，開展現(xiàn)場測試C.利用經(jīng)驗公式，結(jié)合相變傳熱，優(yōu)化管道布置，加強理論研究D.以上均不正確9、在核安全法規(guī)和標準制定中，需要綜合考慮技術可行性和公眾接受度。假設一個新的核設施建設項目，已知其潛在的風險和可能的社會影響。制定相關法規(guī)和標準時，應該著重考慮哪些方面？（）A.設施的安全性B.經(jīng)濟成本C.公眾的知情權D.以上都要考慮10、在核反應堆的控制與監(jiān)測系統(tǒng)中，傳感器的精度和可靠性至關重要。假設一個核反應堆的控制系統(tǒng)，需要實時監(jiān)測各種參數(shù)，如中子通量、溫度、壓力等。以下關于傳感器性能和選擇的描述，哪一項是不準確的？（）A.傳感器的響應時間應足夠短，以快速反映參數(shù)的變化B.不同類型的傳感器在測量范圍和精度上可能存在差異，需要根據(jù)具體需求選擇C.傳感器的可靠性可以通過冗余設計和定期校準來提高D.價格低廉的傳感器通常能夠滿足核反應堆控制與監(jiān)測的高精度要求11、在核輻射測量中，常用閃爍體探測器來檢測γ射線。已知一種閃爍體材料的發(fā)光效率為50光子/MeV，光探測器的量子效率為20%，對于一個5MeV的γ射線光子，計算產(chǎn)生的光電子數(shù)：（）A.500B.1000C.1500D.200012、在核反應堆的安全分析中，需要考慮各種可能的事故工況。例如，失去冷卻劑事故是一種嚴重的情況。在這種事故下，為了防止堆芯熔化，需要采取緊急措施，其中包括（）A.立即啟動備用冷卻系統(tǒng)B.迅速關閉反應堆C.向堆芯注入大量的水D.以上都是13、核反應堆的安全系統(tǒng)至關重要，其中包括應急堆芯冷卻系統(tǒng)、安全殼等。安全殼的主要作用是（）A.防止放射性物質(zhì)泄漏到環(huán)境中B.增強反應堆的結(jié)構(gòu)強度C.提高反應堆的熱效率D.降低反應堆的運行成本14、在核醫(yī)學中，放射性同位素廣泛應用于診斷和治療。某醫(yī)院使用碘-131進行甲狀腺疾病的診斷和治療。碘-131會被甲狀腺組織特異性攝取，其放射性衰變會釋放出β射線和γ射線。β射線用于治療，γ射線用于成像診斷。已知患者服用了一定劑量的碘-131后，經(jīng)過一段時間，體內(nèi)殘留的放射性活度降低到初始值的一半。如果碘-131的半衰期為8天，那么經(jīng)過多少天后體內(nèi)殘留的放射性活度會降低到初始值的1/8？（）A.16天B.24天C.32天D.40天15、核反應堆安全是核科學與技術中的關鍵問題。某沸水堆在運行過程中，出現(xiàn)了冷卻劑流量下降的故障。如果不及時采取措施，堆芯溫度將迅速上升。已知初始時刻堆芯功率為1000MW，冷卻劑流量下降了50%，假設其他條件不變，在短時間內(nèi)堆芯功率會上升到多少？（假設堆芯功率與冷卻劑流量成正比）（）A.1500MWB.2000MWC.2500MWD.3000MW16、核電廠的蒸汽發(fā)生器是將反應堆產(chǎn)生的熱量傳遞給二回路的關鍵設備。某蒸汽發(fā)生器的傳熱面積為5000m2，一次側(cè)流體的平均溫度為320°C，二次側(cè)流體的平均溫度為280°C，總傳熱系數(shù)為3000W/(m2·K)。計算熱交換功率：（）A.2×10^7WB.2×10^8WC.2×10^9WD.2×10^10W17、在核反應堆物理中，中子與原子核的相互作用是非常重要的過程。假設一個熱中子反應堆，其中中子的能量分布符合麥克斯韋分布。當中子與鈾-235原子核發(fā)生散射時，以下關于散射過程的描述，哪一項是不準確的？（）A.可以發(fā)生彈性散射，中子能量降低但數(shù)量不變B.可能發(fā)生非彈性散射，原子核被激發(fā)，中子能量顯著減少C.散射過程中，中子有可能被鈾-235原子核吸收，引發(fā)核裂變D.中子與鈾-235原子核的散射總是導致中子完全消失，不再參與后續(xù)反應18、在核反應堆的熱工設計中，需要考慮燃料元件的熱傳導和冷卻劑的對流換熱。假設燃料元件的熱導率為30W/(m·K)，直徑為10毫米，表面熱流密度為1MW/m2，冷卻劑與燃料元件表面的溫差為50℃。根據(jù)牛頓冷卻定律，計算冷卻劑的對流換熱系數(shù)大約是多少？（）A.5×10^(3)W/(m2·K)B.1×10^(4)W/(m2·K)C.2×10^(4)W/(m2·K)D.5×10^(4)W/(m2·K)19、在核物理實驗中，經(jīng)常需要對粒子進行加速。常見的粒子加速器有回旋加速器、同步加速器等。同步加速器相比于回旋加速器的優(yōu)勢在于（）A.能夠加速更高能量的粒子B.結(jié)構(gòu)簡單，造價低C.占用空間小D.操作維護方便20、在核聚變研究中，等離子體診斷技術對于了解等離子體的狀態(tài)至關重要。已知等離子體的參數(shù)范圍和診斷目的，若要選擇有效的診斷手段，還需要考慮以下哪個因素？（）A.診斷設備的空間分辨率B.診斷信號的干擾和噪聲C.診斷系統(tǒng)的響應時間D.以上都是21、在核物理實驗中，粒子加速器是重要的研究工具。它可以將帶電粒子加速到很高的能量，用于研究物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和相互作用。同步加速器與直線加速器相比，其優(yōu)勢在于：（）A.加速效率高B.能達到更高的能量C.設備結(jié)構(gòu)簡單D.運行成本低22、核反應堆的啟動過程是一個復雜的操作，需要嚴格控制各種參數(shù)。已知反應堆的初始狀態(tài)和啟動程序，若要確保啟動過程的安全平穩(wěn)，還需要密切監(jiān)測以下哪個參數(shù)的變化？（）A.中子通量的增長速率B.冷卻劑的溫度梯度C.反應堆的壓力波動D.以上都是23、核電廠的蒸汽發(fā)生器是將反應堆產(chǎn)生的熱量傳遞給二回路的關鍵設備。假設蒸汽發(fā)生器的傳熱面積為1000m2，一次側(cè)入口溫度為320℃，出口溫度為280℃，二次側(cè)產(chǎn)生的蒸汽壓力為5MPa，溫度為260℃。計算蒸汽發(fā)生器的傳熱功率大約是多少兆瓦？（）A.100B.150C.200D.25024、核醫(yī)學是核科學技術在醫(yī)學領域的應用。關于核醫(yī)學中的放射性同位素診斷和治療，以下說法不正確的是：（）A.放射性同位素如锝-99m可用于器官顯像，幫助醫(yī)生診斷疾病B.碘-131常用于治療甲狀腺疾病，通過輻射破壞病變組織C.放射性同位素治療具有高度的靶向性，不會對正常組織造成損傷D.在進行核醫(yī)學檢查和治療時，患者所接受的輻射劑量是嚴格控制在安全范圍內(nèi)的25、核科學中的核反應截面是描述反應發(fā)生概率的重要參數(shù)。假設一個中子誘發(fā)的核反應，以下關于核反應截面的特點和影響因素的描述，哪一項是不正確的？（）A.反應截面的大小與中子的能量和靶核的性質(zhì)有關B.對于特定的反應，反應截面通常是一個固定值，不受外界條件影響C.低能中子與重核的反應截面可能較大，而高能中子與輕核的反應截面相對較小D.溫度和壓力等環(huán)境條件可能會對核反應截面產(chǎn)生微小的影響二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）闡述核反應堆的二回路系統(tǒng)的組成和工作原理，包括汽輪機、冷凝器、給水泵等設備。分析二回路系統(tǒng)的熱力循環(huán)過程和效率，以及如何提高系統(tǒng)的經(jīng)濟性和可靠性。2、（本題5分）詳細解釋核技術在環(huán)境保護中的輻射消毒和滅菌應用，如醫(yī)療廢物處理、食品輻照滅菌、污水消毒等。分析輻射消毒和滅菌的原理、效果和影響因素，以及如何確保輻射處理過程的安全性和有效性，避免對環(huán)境和人體造成潛在危害。3、（本題5分）闡述核反應堆的余熱排出系統(tǒng)的設計和功能，包括正常運行和事故工況下的余熱排出方式、設備配置和運行策略。分析余熱排出系統(tǒng)對反應堆安全的重要性，以及如何提高系統(tǒng)的可靠性和應急響應能力。4、（本題5分）詳細解釋核技術在材料表面改性中的應用，如離子注入表面強化、等離子體表面處理、激光輻照表面改性等。分析這些技術對材料表面性能（如硬度、耐磨性、耐腐蝕性、抗氧化性）的改善機制和效果，以及如何優(yōu)化工藝參數(shù)以滿足不同的應用需求。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個研究用的加速器驅(qū)動次臨界系統(tǒng)，加速器提供的質(zhì)子束流強度為1mA，質(zhì)子能量為1GeV。靶材料為鉛，每次質(zhì)子與靶核作用產(chǎn)生的中子數(shù)為20個。計算中子源的強度。2、（本題5分）某核輻射探測器的探測效率為20%，測量時間為100s，計數(shù)為10000。計算放射源的實際衰變次數(shù)，并分析如何提高探測器的探測效率。3、（本題5分）在一個沸水堆中，反應堆的冷卻劑流量為9000kg/s，入口溫度為180℃，出口溫度為260℃。已知冷卻劑的比熱容為4.2kJ/(kg·℃)，計算冷卻劑帶走的熱量。若反應堆的熱功率為1800MW，求冷卻劑的循環(huán)倍率。4、（本題5分）某核反應堆的堆芯在運行過程中，由于燃料元件的變形導致局部功率密度升高。變形區(qū)域的面積為10cm2，功率密度為正常區(qū)域的2倍，正常區(qū)域的平均功率密度為100kW/L。計算變形區(qū)域的功率，并分析這種功率不均勻分布對堆芯安全性的影響。5、（本題5分）某核反應堆的堆芯燃料采用球狀顆粒，直徑為1mm，燃料的密度為10g/cm3。已知堆芯功率為600MW，燃料的比功率為30W/g，計算堆芯內(nèi)燃料顆粒的總數(shù)。四、論述題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）深入探討核輻射探測的基本原理和方法，包括電離室、閃爍探測器、半導體探測器等。分析各種探測器的結(jié)構(gòu)、工作機制、性能特點以及適用范圍。