青海農(nóng)牧科技職業(yè)學(xué)院《核電子學(xué)基礎(chǔ)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級(jí)專業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：凡年級(jí)專業(yè)、姓名、學(xué)號(hào)錯(cuò)寫(xiě)、漏寫(xiě)或字跡不清者，成績(jī)按零分記?！堋狻€…………第1頁(yè)，共1頁(yè)青海農(nóng)牧科技職業(yè)學(xué)院

《核電子學(xué)基礎(chǔ)》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2分，共40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、核科學(xué)中的中子物理學(xué)研究中子與物質(zhì)的相互作用。對(duì)于中子的慢化和吸收過(guò)程，以下說(shuō)法不正確的是：（）A.中子慢化通常使用輕水、重水、石墨等材料，通過(guò)彈性碰撞降低中子的能量B.中子的吸收截面與中子的能量和物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，不同材料對(duì)中子的吸收能力差異很大C.中子在慢化過(guò)程中會(huì)不斷被吸收，最終達(dá)到熱平衡狀態(tài)D.中子的慢化和吸收過(guò)程對(duì)核反應(yīng)堆的設(shè)計(jì)和運(yùn)行沒(méi)有影響，無(wú)需特別關(guān)注2、核科學(xué)中的核數(shù)據(jù)包括核反應(yīng)截面、衰變常數(shù)、能譜等，這些數(shù)據(jù)對(duì)于核工程設(shè)計(jì)和研究具有重要意義。核數(shù)據(jù)的獲取通常通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量和理論計(jì)算。在進(jìn)行核工程計(jì)算時(shí)，如果使用不準(zhǔn)確的核數(shù)據(jù)，可能會(huì)導(dǎo)致：（）A.設(shè)計(jì)結(jié)果偏保守B.設(shè)計(jì)結(jié)果不安全C.計(jì)算效率降低D.以上都有可能3、核科學(xué)與醫(yī)學(xué)影像學(xué)的結(jié)合為疾病診斷帶來(lái)了新的手段。假設(shè)我們利用正電子發(fā)射斷層掃描（PET）技術(shù)進(jìn)行腫瘤診斷，那么PET成像的物理基礎(chǔ)是什么？如何制備用于PET掃描的放射性藥物？PET圖像的解讀和分析需要注意哪些問(wèn)題？PET技術(shù)在臨床應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)和局限性有哪些？（）A.基于湮滅輻射，嚴(yán)格藥物合成，綜合多方面因素，有獨(dú)特價(jià)值和限制B.依靠放射性衰變，控制藥物質(zhì)量，考慮個(gè)體差異，存在發(fā)展空間C.憑借粒子激發(fā)，優(yōu)化藥物配送，依據(jù)診斷標(biāo)準(zhǔn)，有待技術(shù)突破D.以上均不正確4、在核科學(xué)研究中，使用同步輻射光源可以進(jìn)行多種實(shí)驗(yàn)。已知實(shí)驗(yàn)的目的和樣品的特性，若要選擇合適的同步輻射光束線和實(shí)驗(yàn)站，還需要考慮以下哪個(gè)因素？（）A.光源的亮度和能量分辨率B.實(shí)驗(yàn)站的設(shè)備配置C.實(shí)驗(yàn)人員的操作經(jīng)驗(yàn)D.以上都是5、在核反應(yīng)堆物理中，中子的行為和反應(yīng)是核心研究?jī)?nèi)容之一。假設(shè)我們有一個(gè)熱中子反應(yīng)堆，堆芯內(nèi)充滿了核燃料和慢化劑。熱中子的平均能量約為0.025eV，其在與原子核發(fā)生散射時(shí)，會(huì)損失能量并被慢化。已知某種核燃料的微觀截面與中子能量相關(guān)，當(dāng)中子能量降低時(shí)，微觀截面增大。如果一個(gè)熱中子與該核燃料原子核發(fā)生散射碰撞，其能量從0.025eV降低到0.01eV，那么它再次發(fā)生反應(yīng)的概率會(huì)如何變化？（）A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小6、核聚變實(shí)驗(yàn)裝置中的真空系統(tǒng)至關(guān)重要。某裝置要求真空度達(dá)到10^-6Pa，初始真空度為10^-2Pa，抽氣速率為100L/s。計(jì)算達(dá)到要求真空度所需的時(shí)間。A.1000sB.2000sC.3000sD.4000s7、核輻射與物質(zhì)相互作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生各種效應(yīng)。當(dāng)γ射線穿過(guò)物質(zhì)時(shí)，可能發(fā)生光電效應(yīng)、康普頓散射和電子對(duì)效應(yīng)。對(duì)于高能γ射線，哪種相互作用過(guò)程占主導(dǎo)地位？（）A.光電效應(yīng)B.康普頓散射C.電子對(duì)效應(yīng)D.無(wú)法確定8、在核聚變研究中，實(shí)現(xiàn)等離子體的約束是關(guān)鍵問(wèn)題之一。除了托卡馬克裝置，還有其他一些等離子體約束裝置，如仿星器。仿星器與托卡馬克相比，其特點(diǎn)在于：（）A.磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)更復(fù)雜B.等離子體穩(wěn)定性更好C.工程難度更大D.以上都是9、核反應(yīng)堆的堆芯功率分布不均勻會(huì)影響其安全性和性能。某反應(yīng)堆堆芯局部功率過(guò)高，可能導(dǎo)致燃料元件過(guò)熱和損壞。為了改善功率分布，通常采用調(diào)整控制棒位置、改變?nèi)剂辖M件布置等方法。如果堆芯的某一區(qū)域功率密度是平均功率密度的1.5倍，需要采取什么措施來(lái)降低該區(qū)域的功率？（）A.插入更多控制棒B.抽出部分控制棒C.更換該區(qū)域的燃料組件D.增加冷卻劑流量10、在核反應(yīng)堆的燃料管理中，需要優(yōu)化燃料的裝載和換料方案。假設(shè)一個(gè)壓水堆的運(yùn)行周期為18個(gè)月，已知燃料組件的初始富集度和燃耗深度。如果要延長(zhǎng)運(yùn)行周期，同時(shí)保證反應(yīng)堆的安全性，應(yīng)該如何調(diào)整燃料裝載方案？（）A.增加燃料組件數(shù)量B.提高燃料初始富集度C.改變?nèi)剂辖M件的布置D.以上方法結(jié)合使用11、核技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，如輻射育種。某農(nóng)作物種子經(jīng)過(guò)一定劑量的γ射線輻照后，基因突變率提高了5%。若初始基因突變率為0.1%，計(jì)算輻照后的基因突變率。A.0.5%B.0.6%C.0.7%D.0.8%12、在核電廠的運(yùn)行管理中，人員培訓(xùn)和安全文化建設(shè)至關(guān)重要。安全文化建設(shè)的主要目的是（）A.提高員工的工作效率B.增強(qiáng)員工的安全意識(shí)C.降低運(yùn)營(yíng)成本D.提升企業(yè)的形象13、核反應(yīng)堆的退役是核設(shè)施生命周期的最后階段，需要進(jìn)行去污、拆除等工作。退役過(guò)程中，需要評(píng)估放射性殘留水平，制定合理的退役方案。如果退役方案不合理，可能會(huì)導(dǎo)致：（）A.退役成本增加B.工作人員受照劑量超標(biāo)C.放射性廢物產(chǎn)生量增加D.以上都有可能14、核技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域也有應(yīng)用，如輻射誘變育種。假設(shè)一批種子受到一定劑量的γ射線照射，已知射線劑量和種子的品種。經(jīng)過(guò)種植和篩選后，這些種子產(chǎn)生的后代可能會(huì)出現(xiàn)哪些變化？（）A.生長(zhǎng)速度加快B.抗病蟲(chóng)害能力增強(qiáng)C.產(chǎn)量提高D.以上都有可能15、在核醫(yī)學(xué)成像技術(shù)中，正電子發(fā)射斷層掃描（PET）具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于一個(gè)特定的疾病診斷任務(wù)，已知患者的癥狀和初步檢查結(jié)果，若要選擇合適的放射性藥物進(jìn)行PET成像，還需要考慮以下哪個(gè)因素？（）A.腫瘤的代謝特征B.藥物在體內(nèi)的清除速率C.患者的身體狀況和過(guò)敏史D.以上都是16、在核輻射防護(hù)中，屏蔽材料的選擇十分重要。對(duì)于能量較高的γ射線，通常采用鉛作為屏蔽材料。已知γ射線的能量為5MeV，鉛的線性衰減系數(shù)為0.6cm?1。若要使γ射線的強(qiáng)度衰減到初始的1/10，所需鉛屏蔽層的厚度約為：（）A.3.8cmB.5.1cmC.6.2cmD.7.6cm17、核醫(yī)學(xué)是核技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。在放射性藥物的研發(fā)中，需要考慮藥物的放射性半衰期、生物分布和靶向性等因素。假設(shè)一種用于腫瘤診斷的放射性藥物，其放射性半衰期較短，以下哪種給藥方式更為合適？（）A.口服B.靜脈注射C.肌肉注射D.皮下注射18、在核醫(yī)學(xué)影像診斷中，正電子發(fā)射斷層掃描（PET）是一種先進(jìn)的技術(shù)。它利用放射性同位素標(biāo)記的化合物在體內(nèi)的分布來(lái)獲取生理和病理信息。與傳統(tǒng)的X射線成像相比，PET的主要優(yōu)勢(shì)在于：（）A.分辨率更高B.能反映功能代謝C.輻射劑量小D.檢查時(shí)間短19、在核醫(yī)學(xué)中，放射性同位素廣泛應(yīng)用于診斷和治療。某醫(yī)院使用碘-131進(jìn)行甲狀腺疾病的診斷和治療。碘-131會(huì)被甲狀腺組織特異性攝取，其放射性衰變會(huì)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(guò)一段時(shí)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(guò)多少天后體內(nèi)殘留的放射性活度會(huì)降低到初始值的1/8？（）A.16天B.24天C.32天D.40天20、對(duì)于核反應(yīng)堆的啟動(dòng)過(guò)程，需要精確控制反應(yīng)性的變化。假設(shè)一個(gè)新建成的反應(yīng)堆首次啟動(dòng)，以下關(guān)于啟動(dòng)操作的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.逐步引入中子源，監(jiān)測(cè)中子通量的變化B.小心控制控制棒的位置，緩慢增加反應(yīng)性C.啟動(dòng)過(guò)程中，要密切關(guān)注反應(yīng)堆的各項(xiàng)參數(shù)，確保安全D.為了盡快達(dá)到滿功率運(yùn)行，可以快速增加反應(yīng)性，無(wú)需過(guò)多考慮安全限制二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）闡述核科學(xué)中的輻射探測(cè)技術(shù)的基本原理和方法，如閃爍探測(cè)器、氣體探測(cè)器、半導(dǎo)體探測(cè)器等。討論不同探測(cè)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍，以及在輻射劑量測(cè)量、放射性物質(zhì)檢測(cè)、核物理實(shí)驗(yàn)等方面的應(yīng)用。2、（本題5分）在核電廠的設(shè)計(jì)中，人因工程是一個(gè)不可忽視的方面。請(qǐng)全面論述人因工程在核電廠的控制室設(shè)計(jì)、操作流程優(yōu)化、人員培訓(xùn)等方面的應(yīng)用。分析人因失誤對(duì)核電廠安全運(yùn)行的潛在影響，探討如何通過(guò)人因工程的方法和原則來(lái)減少人為錯(cuò)誤，提高核電廠運(yùn)行的可靠性和安全性。3、（本題5分）詳細(xì)分析核技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用，如無(wú)損檢測(cè)（射線探傷、超聲探傷等）、輻射加工（食品輻照、材料改性等）、工業(yè)儀表（料位計(jì)、厚度計(jì)等）。解釋這些應(yīng)用的技術(shù)原理和操作方法，分析核技術(shù)在提高工業(yè)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量方面的貢獻(xiàn)。探討核技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用中的安全管理和質(zhì)量控制，舉例說(shuō)明在汽車制造、食品加工等行業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用。三、計(jì)算題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）某核電廠的壓水堆，其壓力容器內(nèi)徑為380cm，壁厚為18cm，設(shè)計(jì)壓力為15MPa。材料的許用應(yīng)力為140MPa，計(jì)算壓力容器的最小壁厚應(yīng)是多少。若實(shí)際壁厚為22cm，求壓力容器的安全裕度。2、（本題5分）在一個(gè)核反應(yīng)堆中，中子的平均速度為2200m/s，宏觀吸收截面為0.05cm?1，宏觀散射截面為0.15cm?1。堆芯的尺寸為200cm×200cm×200cm，計(jì)算中子在堆芯內(nèi)的平均自由程和中子從堆芯表面泄漏的概率。3、（本題5分）某核電廠的穩(wěn)壓器，容積為50m3，工作壓力為15MPa。當(dāng)系統(tǒng)壓力從14.5MPa上升到15.5MPa時(shí)，穩(wěn)壓器內(nèi)水的體積變化了2m3，計(jì)算穩(wěn)壓器內(nèi)水的壓縮系數(shù)和彈性模量。4、（本題5分）某研究用的小型核反應(yīng)堆，其堆芯由均勻分布的燃料元件組成。燃料元件為圓柱形，直徑為10mm，高度為200mm，燃料的富集度為4%，堆芯的體積為1m3。已知反應(yīng)堆的運(yùn)行功率為500kW，平均熱中子通量為1.5×10^14n/(cm2·s)，燃料的密度為10g/cm3。計(jì)算堆芯內(nèi)燃料元件的數(shù)量，以及燃料在單位時(shí)間內(nèi)的消耗速率。同時(shí)，分析堆芯的中子泄漏情況，假設(shè)堆芯的邊界條件為反射邊界。5、（本題5分）某核科學(xué)實(shí)驗(yàn)室中，使用了一個(gè)中子源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，中子源強(qiáng)度為10^7n/s，實(shí)驗(yàn)區(qū)域距離中子源5m。在實(shí)驗(yàn)區(qū)域設(shè)置了一個(gè)探測(cè)器，探測(cè)器的面積為100cm2，探測(cè)效率為20%。計(jì)算探測(cè)器在1小時(shí)內(nèi)接收到的中子數(shù)。同時(shí)，考慮中子散射和背景輻射對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。四、論述題（本大題共2個(gè)小題，共20分)1、（本題10分）論述核輻射探測(cè)的基