湖南中醫(yī)藥大學(xué)《核輻射探測(cè)實(shí)驗(yàn)（Ⅰ）》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)湖南中醫(yī)藥大學(xué)《核輻射探測(cè)實(shí)驗(yàn)（Ⅰ）》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題1分，共20分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在核輻射防護(hù)中，個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)是保障工作人員安全的重要措施。假設(shè)一位核設(shè)施工作人員佩戴了個(gè)人劑量計(jì)，以下關(guān)于劑量計(jì)使用和解讀的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.個(gè)人劑量計(jì)可以實(shí)時(shí)顯示接受到的輻射劑量B.定期將劑量計(jì)送檢，讀取和分析累積劑量C.根據(jù)劑量監(jiān)測(cè)結(jié)果，評(píng)估工作人員的受照情況，并采取相應(yīng)防護(hù)措施D.不同類型的個(gè)人劑量計(jì)適用于不同的輻射場(chǎng)和能量范圍2、在核反應(yīng)堆的控制與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，傳感器的精度和可靠性至關(guān)重要。假設(shè)一個(gè)核反應(yīng)堆的控制系統(tǒng)，需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各種參數(shù)，如中子通量、溫度、壓力等。以下關(guān)于傳感器性能和選擇的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.傳感器的響應(yīng)時(shí)間應(yīng)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(cè)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(guò)冗余設(shè)計(jì)和定期校準(zhǔn)來(lái)提高D.價(jià)格低廉的傳感器通常能夠滿足核反應(yīng)堆控制與監(jiān)測(cè)的高精度要求3、核聚變反應(yīng)中，實(shí)現(xiàn)等離子體的磁約束是關(guān)鍵技術(shù)之一。除了托卡馬克裝置，還有其他磁約束裝置，如仿星器。與托卡馬克裝置相比，仿星器的主要優(yōu)點(diǎn)是什么？（）A.磁場(chǎng)更穩(wěn)定B.結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單C.等離子體約束性能更好D.建設(shè)和運(yùn)行成本更低4、核技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。關(guān)于輻射誘變育種，以下哪項(xiàng)說(shuō)法是不正確的？（）A.輻射誘變育種利用射線照射農(nóng)作物種子或植株，誘發(fā)基因突變，創(chuàng)造新的遺傳變異B.經(jīng)過(guò)輻射誘變處理的種子或植株，其后代可能會(huì)出現(xiàn)優(yōu)良的性狀，如高產(chǎn)、抗病等C.輻射誘變育種具有隨機(jī)性和不確定性，需要進(jìn)行大量的篩選和培育工作D.輻射誘變育種會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞，因此應(yīng)謹(jǐn)慎使用5、核燃料循環(huán)涵蓋了核燃料的開(kāi)采、加工、使用和后處理等環(huán)節(jié)。鈾是常見(jiàn)的核燃料之一，其在自然界中的存在形式主要是鈾-238和鈾-235。在核反應(yīng)堆中，能夠發(fā)生鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)的主要是：（）A.鈾-238B.鈾-235C.兩者都能D.兩者都不能6、放射性廢物的處理和處置是核工業(yè)面臨的重要挑戰(zhàn)。某核設(shè)施產(chǎn)生了一批低放射性廢物，其放射性活度為10^(6)Bq，主要包含短半衰期的同位素。如果采用近地表處置的方式，在經(jīng)過(guò)10個(gè)半衰期后，這批廢物的放射性活度大約降低到多少？（）A.100BqB.10BqC.1BqD.0.1Bq7、在核反應(yīng)堆的運(yùn)行管理中，定期進(jìn)行維護(hù)和檢修是保障安全的重要措施。關(guān)于反應(yīng)堆維護(hù)和檢修的內(nèi)容和周期，以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是：（）A.包括對(duì)設(shè)備、管道、儀表等的檢查、維修和更換B.根據(jù)反應(yīng)堆的運(yùn)行時(shí)間、工況和設(shè)備狀況確定檢修周期C.維護(hù)和檢修工作可以在反應(yīng)堆運(yùn)行期間進(jìn)行，不會(huì)影響正常發(fā)電D.檢修后需要進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試和驗(yàn)收，確保反應(yīng)堆的安全性能8、核技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，如無(wú)損檢測(cè)。某工廠使用X射線對(duì)金屬部件進(jìn)行探傷，以檢測(cè)內(nèi)部的缺陷。X射線穿透金屬時(shí)會(huì)發(fā)生衰減，衰減程度與金屬的厚度、密度和成分有關(guān)。已知一種特定的金屬部件，其厚度為20mm，密度為7.8g/cm3，使用一定強(qiáng)度的X射線進(jìn)行檢測(cè)。如果在探測(cè)器上接收到的X射線強(qiáng)度為初始強(qiáng)度的1/10，那么這種金屬材料對(duì)該X射線的線性衰減系數(shù)大約是多少？（）A.0.1/cmB.0.2/cmC.0.3/cmD.0.4/cm9、在核物理實(shí)驗(yàn)中，探測(cè)器的能量分辨率是一個(gè)重要指標(biāo)，它反映了探測(cè)器區(qū)分不同能量粒子的能力。能量分辨率越高，探測(cè)器的性能越好。對(duì)于一個(gè)給定的探測(cè)器，其能量分辨率主要取決于：（）A.探測(cè)器材料B.電子學(xué)系統(tǒng)C.入射粒子能量D.以上都是10、核反應(yīng)堆的冷卻系統(tǒng)故障可能導(dǎo)致嚴(yán)重后果。假設(shè)在一個(gè)核反應(yīng)堆中，冷卻劑泵突然停止工作，以下哪種應(yīng)急措施能夠最快地恢復(fù)冷卻劑的流動(dòng)，降低堆芯溫度？（）A.啟動(dòng)備用泵B.增加應(yīng)急冷卻劑注入C.調(diào)整反應(yīng)堆功率D.以上措施同時(shí)進(jìn)行11、在核反應(yīng)中，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是核能利用的關(guān)鍵。對(duì)于可控鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，以下哪項(xiàng)說(shuō)法是錯(cuò)誤的？（）A.通過(guò)控制反應(yīng)堆中的中子吸收材料的數(shù)量，可以調(diào)節(jié)反應(yīng)的速率B.反應(yīng)堆中的控制棒通常由具有強(qiáng)中子吸收能力的材料制成，如硼、鎘等C.可控鏈?zhǔn)椒磻?yīng)能夠持續(xù)穩(wěn)定地釋放能量，并且可以在需要時(shí)迅速停止D.一旦鏈?zhǔn)椒磻?yīng)開(kāi)始，就無(wú)法對(duì)其進(jìn)行控制，只能任由反應(yīng)進(jìn)行下去12、在核反應(yīng)堆的控制系統(tǒng)中，需要精確地調(diào)節(jié)反應(yīng)堆的功率輸出。假設(shè)一個(gè)研究用的小型反應(yīng)堆，其控制系統(tǒng)采用了數(shù)字化技術(shù)。那么數(shù)字化控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)是什么？如何實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)堆反應(yīng)性的精確控制？在應(yīng)對(duì)突發(fā)情況時(shí)，控制系統(tǒng)的應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制是怎樣的？怎樣評(píng)估控制系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性？（）A.精度高、響應(yīng)快，基于反饋調(diào)節(jié)，具備自動(dòng)保護(hù)，通過(guò)測(cè)試和模擬驗(yàn)證B.操作簡(jiǎn)單、成本低，依靠前饋控制，有手動(dòng)干預(yù)，依據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)評(píng)估C.功能強(qiáng)大、擴(kuò)展性好，運(yùn)用智能算法，設(shè)置緊急停機(jī)，根據(jù)故障概率判斷D.以上均不正確13、在核反應(yīng)堆的設(shè)計(jì)中，需要考慮堆芯的中子物理特性。某反應(yīng)堆堆芯采用了均勻混合的燃料和慢化劑，中子在其中的擴(kuò)散和反應(yīng)過(guò)程較為復(fù)雜。通過(guò)建立中子輸運(yùn)方程可以描述中子的行為。如果堆芯的尺寸增大，中子的泄漏率會(huì)發(fā)生怎樣的變化？同時(shí)，對(duì)反應(yīng)堆的反應(yīng)性會(huì)產(chǎn)生什么影響？（）A.泄漏率增加，反應(yīng)性降低B.泄漏率增加，反應(yīng)性升高C.泄漏率降低，反應(yīng)性降低D.泄漏率降低，反應(yīng)性升高14、核科學(xué)中的輻射成像技術(shù)在醫(yī)學(xué)、工業(yè)等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。正電子發(fā)射斷層掃描（PET）是一種核醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，其原理基于正電子與電子的湮滅產(chǎn)生一對(duì)γ光子。以下關(guān)于PET成像的特點(diǎn)，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.空間分辨率高B.對(duì)軟組織的分辨能力強(qiáng)C.成像速度快D.輻射劑量低15、核技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用包括輻射育種、食品保鮮等。在輻射育種過(guò)程中，已知輻射源的類型和劑量，若要獲得期望的遺傳變異效果，還需要考慮以下哪個(gè)因素？（）A.作物的品種特性B.輻射處理的時(shí)間C.處理后的栽培條件D.以上都是16、在核輻射劑量學(xué)中，當(dāng)量劑量是一個(gè)重要的概念。假設(shè)一個(gè)人同時(shí)受到α射線和β射線的照射，已知兩種射線的能量和照射時(shí)間，以及它們的品質(zhì)因數(shù)。計(jì)算這個(gè)人所受到的當(dāng)量劑量時(shí)，需要考慮哪些因素？（）A.僅射線能量B.僅照射時(shí)間C.射線能量和照射時(shí)間D.射線能量、照射時(shí)間和品質(zhì)因數(shù)17、核廢物的處理和處置是核工業(yè)面臨的重要問(wèn)題。對(duì)于高放核廢物的處理方法，以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是：（）A.深地質(zhì)處置是將高放核廢物深埋在地下數(shù)百米甚至上千米的穩(wěn)定地質(zhì)層中，使其與人類生活環(huán)境長(zhǎng)期隔離B.玻璃固化是將高放核廢物與玻璃原料混合，經(jīng)高溫熔融形成穩(wěn)定的玻璃固化體，降低放射性核素的遷移性C.高放核廢物可以直接排放到海洋中，利用海洋的巨大稀釋能力來(lái)降低其危害D.高放核廢物的處理需要綜合考慮安全性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境影響等多方面因素18、核聚變是未來(lái)能源的潛在解決方案之一。托卡馬克裝置是目前研究核聚變的重要手段之一。在托卡馬克中，等離子體需要被約束在一個(gè)環(huán)形區(qū)域內(nèi)，通過(guò)強(qiáng)大的磁場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。假設(shè)等離子體電流為100萬(wàn)安培，環(huán)向磁場(chǎng)為3特斯拉，等離子體大半徑為2米，小半徑為0.8米。估算等離子體的環(huán)向壓強(qiáng)約為多少帕斯卡？（）A.1×10^(5)B.2×10^(5)C.3×10^(5)D.4×10^(5)19、在核科學(xué)研究中，中子散射技術(shù)是一種重要的分析手段。已知中子的能量為0.025eV，質(zhì)量為1.67×10?2?kg，計(jì)算中子的德布羅意波長(zhǎng)：（）A.1.8×10?1?mB.2.8×10?1?mC.3.8×10?1?mD.4.8×10?1?m20、核輻射的生物效應(yīng)包括確定性效應(yīng)和隨機(jī)性效應(yīng)。確定性效應(yīng)的嚴(yán)重程度與輻射劑量的關(guān)系是？（）A.無(wú)閾值，線性關(guān)系B.有閾值，非線性關(guān)系C.無(wú)閾值，非線性關(guān)系D.有閾值，線性關(guān)系二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明核反應(yīng)堆中燃料元件的設(shè)計(jì)要求和考慮因素，包括材料選擇（如鈾、钚等）、形狀和尺寸設(shè)計(jì)、燃料的富集度等。解釋燃料元件在反應(yīng)堆運(yùn)行過(guò)程中的性能變化，如燃料的消耗、裂變產(chǎn)物的積累等，以及這些變化對(duì)反應(yīng)堆安全性和經(jīng)濟(jì)性的影響。2、（本題5分）詳細(xì)解釋核技術(shù)在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用，如檢測(cè)食品中的農(nóng)藥殘留、獸藥殘留、重金屬污染等。分析各種核檢測(cè)技術(shù)（如免疫分析、熒光分析、同位素質(zhì)譜分析）的原理和特點(diǎn)，以及如何提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性和靈敏度。3、（本題5分）在核科學(xué)研究中，加速器是重要的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。請(qǐng)深入闡述各種類型的加速器（如靜電加速器、直線加速器、回旋加速器等）的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。分析它們?cè)诩铀倭Ｗ拥哪芰糠秶?、束流品質(zhì)、運(yùn)行成本等方面的差異，討論加速器在核物理實(shí)驗(yàn)、醫(yī)學(xué)治療、材料改性等領(lǐng)域的應(yīng)用，并探討加速器技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和面臨的挑戰(zhàn)。4、（本題5分）在核科學(xué)與技術(shù)中，核不擴(kuò)散和核安保是國(guó)際社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。全面論述核不擴(kuò)散的國(guó)際機(jī)制和政策，如《不擴(kuò)散核武器條約》的內(nèi)容和執(zhí)行情況。分析核安保的措施和技術(shù)手段，包括核材料的監(jiān)管、設(shè)施的保護(hù)和防止核恐怖主義等。討論國(guó)際合作在核不擴(kuò)散和核安保中的重要性，以及如何加強(qiáng)全球核安全治理，并結(jié)合國(guó)際核安全形勢(shì)說(shuō)明核不擴(kuò)散和核安保的現(xiàn)狀和面臨的挑戰(zhàn)。5、（本題5分）在核科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域，核反應(yīng)堆的類型多種多樣。請(qǐng)?jiān)敿?xì)闡述常見(jiàn)的核反應(yīng)堆類型，如壓水堆、沸水堆、重水堆等的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及它們?cè)诎踩?、?jīng)濟(jì)性和適用性方面的差異。分析不同類型核反應(yīng)堆在全球核能利用中的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，并結(jié)合實(shí)際案例說(shuō)明其優(yōu)缺點(diǎn)。三、計(jì)算題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）某核電廠的乏燃料儲(chǔ)存設(shè)施，儲(chǔ)存的乏燃料中含有一定量的鍶-90和銫-137。已知鍶-90的活度為1000Bq，銫-137的活度為800Bq，兩種放射性核素的半衰期分別為29年和30年。計(jì)算10年后兩種核素的活度。2、（本題5分）某核電廠的核燃料在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行后，鈾-235的含量從初始的4%降低到2%。已知初始裝載量為100kg，計(jì)算已經(jīng)消耗的鈾-235的質(zhì)量以及剩余的可裂變物質(zhì)質(zhì)量。3、（本題5分）一個(gè)核反應(yīng)堆的堆芯燃料由球形顆粒組成，顆粒半徑為0.5mm，燃料的熱導(dǎo)率為2W/(m·K)，表面熱流密度為1MW/m2。計(jì)算燃料顆粒的中心溫度和表面溫度之差。4、（本題5分）某核反應(yīng)堆的堆芯內(nèi)中子能譜分布如下：低能區(qū)（0-1eV）的份額為20%，中能區(qū)（1-100keV）的份額為50%，高能區(qū)（>100keV）的份額為30%。已知低能區(qū)、中能區(qū)和高能區(qū)的平均截面分別為50barn、10barn和5barn，計(jì)算堆芯的平均宏觀截面。5、（本題5分）在一個(gè)核燃料后處理工廠，需要從含有鈾-235、鈾-238和钚-239的混合溶液中分離出钚-239。已知初始溶液中鈾-235、鈾-238和钚-239的濃度分別為1g/L、10g/L和0.5g/L，分離過(guò)程的回收率為80%。計(jì)算能夠回收的钚-239的質(zhì)量。四、論述題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）深入論述核科學(xué)中的核天體物理研究的前沿問(wèn)題。包括恒星中的核合成過(guò)程、超新星爆發(fā)、中子星和黑洞的形成等。分析核反應(yīng)在天體演化中的作用，探討如何通過(guò)地面實(shí)驗(yàn)、天文觀測(cè)和理論模型來(lái)研究核天