云南城市建設(shè)職業(yè)學(xué)院《核技術(shù)應(yīng)用發(fā)展與創(chuàng)新》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁云南城市建設(shè)職業(yè)學(xué)院

《核技術(shù)應(yīng)用發(fā)展與創(chuàng)新》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15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、在核反應(yīng)堆的熱工設(shè)計中，需要考慮燃料元件的傳熱性能。假設(shè)一種新型燃料元件的熱導(dǎo)率較高，已知反應(yīng)堆的運行功率和冷卻劑條件。使用這種新型燃料元件對反應(yīng)堆的運行會產(chǎn)生哪些好處？（）A.降低燃料溫度B.提高反應(yīng)堆功率C.減少冷卻劑流量D.以上都是2、在核反應(yīng)堆的設(shè)計中，需要考慮多種物理過程和工程因素。關(guān)于反應(yīng)堆堆芯的設(shè)計要點，以下說法錯誤的是：（）A.確定燃料元件的類型、排列方式和尺寸，以保證足夠的反應(yīng)性和傳熱性能B.合理設(shè)計控制棒的布置，實現(xiàn)對反應(yīng)性的精確控制C.考慮堆芯的功率分布，避免局部過熱和功率不均勻D.堆芯設(shè)計完成后，在運行過程中不需要進行任何調(diào)整和改進3、對于核反應(yīng)堆的控制，控制棒的作用至關(guān)重要。已知反應(yīng)堆的功率變化需求和反應(yīng)性變化情況，若要通過控制棒的動作實現(xiàn)精確控制，還需要考慮以下哪個因素？（）A.控制棒的材料特性B.控制棒的插入速度C.堆芯的功率分布D.以上都是4、在核醫(yī)學(xué)成像技術(shù)中，正電子發(fā)射斷層掃描（PET）是一種先進的方法。PET成像的基礎(chǔ)是（）A.正電子與電子的湮滅產(chǎn)生的γ光子B.放射性核素在體內(nèi)的化學(xué)變化C.人體組織對放射性核素的吸收D.放射性核素的自發(fā)衰變5、核反應(yīng)堆安全是核能利用的關(guān)鍵問題。在考慮核反應(yīng)堆的事故工況時，若發(fā)生冷卻劑喪失事故，以下哪種現(xiàn)象會首先出現(xiàn)，對反應(yīng)堆安全產(chǎn)生重大影響？（）A.燃料元件溫度急劇升高B.壓力殼內(nèi)壓力迅速上升C.中子通量大幅波動D.放射性物質(zhì)泄漏6、在核聚變研究中，托卡馬克裝置是一種重要的實驗裝置。假設(shè)在一個托卡馬克裝置中，等離子體的溫度、密度和約束時間需要達到一定的條件才能實現(xiàn)核聚變反應(yīng)。以下哪個參數(shù)對于核聚變反應(yīng)的實現(xiàn)最為關(guān)鍵？（）A.等離子體溫度B.等離子體密度C.約束時間D.以上同等關(guān)鍵7、在核物理研究中，核反應(yīng)截面是描述核反應(yīng)發(fā)生概率的重要參數(shù)。它與入射粒子的能量、靶核的性質(zhì)等有關(guān)。對于一個特定的核反應(yīng)，隨著入射粒子能量的增加，反應(yīng)截面通常會：（）A.單調(diào)增加B.單調(diào)減小C.先增加后減小D.不規(guī)則變化8、在核反應(yīng)堆熱工水力分析中，冷卻劑的流動和傳熱特性對反應(yīng)堆的安全運行有重要意義。假設(shè)一個沸水堆在運行過程中，冷卻劑的沸騰和兩相流現(xiàn)象會對傳熱產(chǎn)生影響。以下關(guān)于冷卻劑流動和傳熱的描述，哪一項是不準確的？（）A.冷卻劑的流速和流量分布不均勻可能導(dǎo)致局部過熱B.沸騰傳熱系數(shù)隨著熱流密度的增加而單調(diào)增加C.兩相流中的空隙率分布對傳熱和壓降有顯著影響D.合理的冷卻劑通道設(shè)計可以改善傳熱性能，降低流動阻力9、核反應(yīng)堆中的慢化劑用于降低中子的能量。一種常用的慢化劑是重水，其慢化比（慢化到熱中子的概率與吸收中子的概率之比）為100。若每秒有1000個快中子進入重水慢化劑，計算每秒慢化到熱中子的數(shù)量：（）A.900B.950C.990D.100010、在核輻射防護中，使用鉛、混凝土等材料來構(gòu)建屏蔽體。某輻射源發(fā)出的γ射線能量為3MeV，要使γ射線的強度衰減到原來的1/1000，需要多厚的混凝土屏蔽層（混凝土對該能量γ射線的線性減弱系數(shù)為0.1cm^(-1)）？（）A.30cmB.60cmC.90cmD.120cm11、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10個半衰期后，這批廢物的放射性活度大約降低到多少？（）A.100BqB.10BqC.1BqD.0.1Bq12、在核反應(yīng)堆的熱工設(shè)計中，需要考慮燃料元件的熱膨脹對堆芯性能的影響。已知燃料元件的材料和工作溫度范圍，若要評估熱膨脹引起的應(yīng)力分布，還需要知道以下哪個因素？（）A.燃料元件的幾何形狀B.冷卻劑的流速分布C.堆芯的功率分布D.以上都是13、在核醫(yī)學(xué)診斷中，單光子發(fā)射計算機斷層成像（SPECT）和正電子發(fā)射斷層成像（PET）都有應(yīng)用。與SPECT相比，PET的主要優(yōu)勢在于？（）A.圖像分辨率更高B.能夠檢測更多的生理過程C.設(shè)備成本更低D.操作更簡單14、在核科學(xué)研究中，經(jīng)常使用中子活化分析技術(shù)來確定樣品中的元素成分和含量。已知樣品的性質(zhì)和中子源的特性，若要提高分析的精度，還需要優(yōu)化以下哪個環(huán)節(jié)？（）A.樣品的制備方法B.測量儀器的分辨率C.數(shù)據(jù)分析算法D.以上都是15、核反應(yīng)堆的控制棒在調(diào)節(jié)反應(yīng)性方面起著關(guān)鍵作用。假設(shè)一個沸水堆，控制棒的插入和抽出會改變堆芯的反應(yīng)性。以下關(guān)于控制棒作用的解釋，哪一項是不正確的？（）A.控制棒由能夠強烈吸收中子的材料制成，如硼或鎘B.插入控制棒可以增加中子的泄漏，降低反應(yīng)性C.抽出控制棒會減少中子的吸收，提高反應(yīng)性D.控制棒的移動速度對反應(yīng)堆的功率調(diào)節(jié)沒有影響二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）在核科學(xué)研究中，小型模塊化反應(yīng)堆（SMR）的發(fā)展引起了廣泛關(guān)注。全面論述小型模塊化反應(yīng)堆的技術(shù)特點和優(yōu)勢，如靈活性、可擴展性、安全性等。分析SMR在分布式能源供應(yīng)、偏遠地區(qū)供電和特殊應(yīng)用場景中的潛在應(yīng)用。探討SMR研發(fā)和商業(yè)化面臨的挑戰(zhàn)和解決方案，以及國際上SMR的發(fā)展現(xiàn)狀和未來趨勢，并通過SMR的概念設(shè)計和示范項目說明其特點和應(yīng)用前景。2、（本題5分）詳細說明核科學(xué)中的核裂變鏈式反應(yīng)的控制原理和方法，包括緩發(fā)中子的作用、反應(yīng)性系數(shù)的概念、控制棒和可燃毒物的應(yīng)用。分析核裂變鏈式反應(yīng)的穩(wěn)定性和動態(tài)特性，以及如何在反應(yīng)堆運行中實現(xiàn)精確的反應(yīng)性控制。3、（本題5分）核技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用不斷拓展和創(chuàng)新。詳細闡述核技術(shù)在工業(yè)無損檢測（如射線探傷、超聲檢測等）、材料改性（如輻照交聯(lián)、離子注入等）和工業(yè)輻照加工（如食品滅菌、材料改性等）中的原理和應(yīng)用。分析核技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用中的優(yōu)勢和局限性，以及如何解決相關(guān)的技術(shù)難題和安全問題。探討核技術(shù)與其他工業(yè)技術(shù)的結(jié)合和協(xié)同發(fā)展，并結(jié)合實際的工業(yè)應(yīng)用項目說明核技術(shù)的應(yīng)用效果和經(jīng)濟效益。4、（本題5分）核廢物的處理和處置是核科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域面臨的重要問題。請詳細論述核廢物的分類（如高放廢物、中放廢物、低放廢物）和來源，分析不同類型核廢物的特點和危害。探討目前主要的核廢物處理方法（如固化、減容、去污等）和處置途徑（如地質(zhì)處置、深地層處置、海洋處置等）的原理和優(yōu)缺點，并討論如何確保核廢物處理和處置過程的安全性和環(huán)境友好性。三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）詳細論述核科學(xué)技術(shù)在材料輻照損傷研究中的應(yīng)用，包括輻照對材料結(jié)構(gòu)、性能和使用壽命的影響機制。分析在核反應(yīng)堆、太空環(huán)境等不同輻照條件下材料的行為，探討如何通過材料設(shè)計和防護措施減輕輻照損傷，提高材料在極端環(huán)境中的可靠性。2、（本題5分）論述核反應(yīng)堆物理中的中子擴散理論和計算方法。解釋中子在反應(yīng)堆內(nèi)的輸運過程，分析擴散方程的建立和求解方法，探討如何考慮邊界條件、材料非均勻性和共振吸收等因素對中子擴散的影響。同時，研究中子擴散計算在反應(yīng)堆堆芯設(shè)計和核臨界安全分析中的應(yīng)用。3、（本題5分）深入探討核技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。分析核輻射在誘變育種、農(nóng)產(chǎn)品保鮮、病蟲害防治等方面的作用機制和應(yīng)用效果。論述如何合理控制輻射劑量和照射條件，以達到預(yù)期的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)目標，同時避免對環(huán)境和生物造成不利影響。4、（本題5分）深入論述核技術(shù)在水文地質(zhì)領(lǐng)域的應(yīng)用，如地下水示蹤、含水層特性研究、水資源管理等。分析放射性同位素和核技術(shù)方法（如環(huán)境同位素分析、核測井）在水文地質(zhì)調(diào)查中的原理和優(yōu)勢，探討如何利用這些技術(shù)解決地下水資源評估、污染監(jiān)測和保護等實際問題。研究核技術(shù)在應(yīng)對全球水資源短缺和水環(huán)境保護中的作用和前景。5、（本題5分）論述核電廠的選址原則和環(huán)境影響評估。分析核電廠選址需要考慮的地理、地質(zhì)、水文、氣象等自然條件，以及人口分布、應(yīng)急響應(yīng)能力等社會因素。探討核電廠運行對周邊環(huán)境（如大氣、水體、土壤）的放射性影響評估方法，包括輻射劑量計算、生態(tài)風(fēng)險評估和放射性廢物排放控制等。四、計算題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）某核輻射監(jiān)測系統(tǒng)，探測器對α射線的探測下限為10Bq，對β射線的探測下限為50Bq。已知一個樣品同時發(fā)射α射線和β射線，α射線的活度為50Bq，β射線的活度為100Bq。計算該監(jiān)測系統(tǒng)能否有效檢測該樣品，并分析如何降低探測下限。2、（本題10分）一座重水堆核電站，反應(yīng)堆熱功率為1500MW，重水慢化劑的溫度從60℃上升到80℃。重水的比熱為4.2kJ/(kg·K)，流量為10000kg/s，計算重水慢化劑吸收的熱量以及重水與燃料之間的傳熱功率。3、（本題10分）一個快中子反應(yīng)堆，燃料為鈾-钚混合氧化物，其中鈾-238占70%，钚-2