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(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密封線第1頁(yè)，共3頁(yè)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(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題1分，共15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、在核反應(yīng)堆的熱工設(shè)計(jì)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(yùn)行功率和冷卻劑條件。使用這種新型燃料元件對(duì)反應(yīng)堆的運(yùn)行會(huì)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(jì)中，需要考慮多種物理過(guò)程和工程因素。關(guān)于反應(yīng)堆堆芯的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是：（）A.確定燃料元件的類(lèi)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(jì)控制棒的布置，實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)性的精確控制C.考慮堆芯的功率分布，避免局部過(guò)熱和功率不均勻D.堆芯設(shè)計(jì)完成后，在運(yùn)行過(guò)程中不需要進(jìn)行任何調(diào)整和改進(jìn)3、對(duì)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(guò)控制棒的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)精確控制，還需要考慮以下哪個(gè)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(jìn)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(duì)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(wèn)題。在考慮核反應(yīng)堆的事故工況時(shí)，若發(fā)生冷卻劑喪失事故，以下哪種現(xiàn)象會(huì)首先出現(xiàn)，對(duì)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(dòng)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(shí)驗(yàn)裝置。假設(shè)在一個(gè)托卡馬克裝置中，等離子體的溫度、密度和約束時(shí)間需要達(dá)到一定的條件才能實(shí)現(xiàn)核聚變反應(yīng)。以下哪個(gè)參數(shù)對(duì)于核聚變反應(yīng)的實(shí)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(shí)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(duì)于一個(gè)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(huì)：（）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(dòng)和傳熱特性對(duì)反應(yīng)堆的安全運(yùn)行有重要意義。假設(shè)一個(gè)沸水堆在運(yùn)行過(guò)程中，冷卻劑的沸騰和兩相流現(xiàn)象會(huì)對(duì)傳熱產(chǎn)生影響。以下關(guān)于冷卻劑流動(dòng)和傳熱的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)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(guò)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(duì)傳熱和壓降有顯著影響D.合理的冷卻劑通道設(shè)計(jì)可以改善傳熱性能，降低流動(dòng)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(gè)快中子進(jìn)入重水慢化劑，計(jì)算每秒慢化到熱中子的數(shù)量：（）A.900B.950C.990D.100010、在核輻射防護(hù)中，使用鉛、混凝土等材料來(lái)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(qiáng)度衰減到原來(lái)的1/1000，需要多厚的混凝土屏蔽層（混凝土對(duì)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(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.0.1Bq12、在核反應(yīng)堆的熱工設(shè)計(jì)中，需要考慮燃料元件的熱膨脹對(duì)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(píng)估熱膨脹引起的應(yīng)力分布，還需要知道以下哪個(gè)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(jì)算機(jī)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(shì)在于？（）A.圖像分辨率更高B.能夠檢測(cè)更多的生理過(guò)程C.設(shè)備成本更低D.操作更簡(jiǎn)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(lái)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(gè)環(huán)節(jié)？（）A.樣品的制備方法B.測(cè)量?jī)x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(gè)沸水堆，控制棒的插入和抽出會(huì)改變堆芯的反應(yīng)性。以下關(guān)于控制棒作用的解釋?zhuān)囊豁?xiàng)是不正確的？（）A.控制棒由能夠強(qiáng)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(huì)減少中子的吸收，提高反應(yīng)性D.控制棒的移動(dòng)速度對(duì)反應(yīng)堆的功率調(diào)節(jié)沒(méi)有影響二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)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(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，如靈活性、可擴(kuò)展性、安全性等。分析SMR在分布式能源供應(yīng)、偏遠(yuǎn)地區(qū)供電和特殊應(yīng)用場(chǎng)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(guó)際上SMR的發(fā)展現(xiàn)狀和未來(lái)趨勢(shì)，并通過(guò)SMR的概念設(shè)計(jì)和示范項(xiàng)目說(shuō)明其特點(diǎn)和應(yīng)用前景。2、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明核科學(xué)中的核裂變鏈?zhǔn)椒磻?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?zhǔn)椒磻?yīng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)特性，以及如何在反應(yīng)堆運(yùn)行中實(shí)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(xì)闡述核技術(shù)在工業(yè)無(wú)損檢測(cè)（如射線探傷、超聲檢測(cè)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(shì)和局限性，以及如何解決相關(guān)的技術(shù)難題和安全問(wèn)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(shí)際的工業(yè)應(yīng)用項(xiàng)目說(shuō)明核技術(shù)的應(yīng)用效果和經(jīng)濟(jì)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(wèn)題。請(qǐng)?jiān)敿?xì)論述核廢物的分類(lèi)（如高放廢物、中放廢物、低放廢物）和來(lái)源，分析不同類(lèi)型核廢物的特點(diǎn)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(diǎn)，并討論如何確保核廢物處理和處置過(guò)程的安全性和環(huán)境友好性。三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)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(duì)材料結(jié)構(gòu)、性能和使用壽命的影響機(jī)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(guò)材料設(shè)計(jì)和防護(hù)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(kuò)散理論和計(jì)算方法。解釋中子在反應(yīng)堆內(nèi)的輸運(yùn)過(guò)程，分析擴(kuò)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(duì)中子擴(kuò)散的影響。同時(shí)，研究中子擴(kuò)散計(jì)算在反應(yīng)堆堆芯設(shè)計(jì)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(chóng)害防治等方面的作用機(jī)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(dá)到預(yù)期的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)目標(biāo)，同時(shí)避免對(duì)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(cè)井）在水文地質(zhì)調(diào)查中的原理和優(yōu)勢(shì)，探討如何利用這些技術(shù)解決地下水資源評(píng)估、污染監(jiān)測(cè)和保護(hù)等實(shí)際問(wèn)題。研究核技術(shù)在應(yīng)對(duì)全球水資源短缺和水環(huán)境保護(hù)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(píng)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(huì)因素。探討核電廠運(yùn)行對(duì)周邊環(huán)境（如大氣、水體、土壤）的放射性影響評(píng)估方法，包括輻射劑量計(jì)算、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和放射性廢物排放控制等。四、計(jì)算題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、（本題10分）某核輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，探測(cè)器對(duì)α射線的探測(cè)下限為10Bq，對(duì)β射線的探測(cè)下限為50Bq。已知一個(gè)樣品同時(shí)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(jì)算該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能否有效檢測(cè)該樣品，并分析如何降低探測(cè)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(jì)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(gè)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