湖南科技學(xué)院《核輻射探測(cè)實(shí)驗(yàn)（Ⅱ）》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁湖南科技學(xué)院

《核輻射探測(cè)實(shí)驗(yàn)（Ⅱ）》2023-2024學(xué)年第二學(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、核科學(xué)中的粒子探測(cè)器種類繁多，如閃爍探測(cè)器、半導(dǎo)體探測(cè)器等。某閃爍探測(cè)器使用碘化鈉晶體作為探測(cè)介質(zhì)，當(dāng)入射粒子與晶體相互作用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生閃爍光。通過光電倍增管將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。已知探測(cè)器對(duì)某種粒子的探測(cè)效率為30%，如果在一段時(shí)間內(nèi)有1000個(gè)粒子入射，探測(cè)器輸出的脈沖信號(hào)數(shù)大約是多少？（）A.200B.300C.500D.7002、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。它通過強(qiáng)磁場(chǎng)來約束高溫等離子體，實(shí)現(xiàn)核聚變反應(yīng)。托卡馬克裝置運(yùn)行時(shí)，需要對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行精確控制。如果磁場(chǎng)控制出現(xiàn)偏差，可能會(huì)：（）A.降低反應(yīng)效率B.導(dǎo)致等離子體逃逸C.損壞裝置部件D.以上都有可能3、在核輻射監(jiān)測(cè)中，環(huán)境樣品的分析是評(píng)估輻射水平的重要手段。假設(shè)對(duì)一個(gè)區(qū)域的土壤樣品進(jìn)行放射性分析，以下關(guān)于樣品采集和分析方法的選擇，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.按照一定的網(wǎng)格分布采集土壤樣品，確保代表性B.可以使用γ譜儀測(cè)量土壤中的放射性核素種類和活度C.分析結(jié)果只需要關(guān)注主要的放射性核素，次要的可以忽略D.對(duì)采集的樣品要進(jìn)行妥善的保存和處理，防止交叉污染4、核科學(xué)中的核素遷移研究對(duì)于環(huán)境評(píng)估具有重要意義。假設(shè)我們研究放射性核素在土壤和地下水中的遷移行為，那么影響核素遷移的因素有哪些（如土壤類型、水流速度）？如何建立數(shù)學(xué)模型來描述核素的遷移過程？怎樣通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性？（）A.多種因素作用，運(yùn)用物理化學(xué)原理，開展模擬實(shí)驗(yàn)，不斷修正模型B.主要是化學(xué)作用，參考相關(guān)文獻(xiàn)，進(jìn)行實(shí)地監(jiān)測(cè)，確保模型可靠C.常見物理過程，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，組織實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，提高模型精度D.以上均不正確5、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?m6、核反應(yīng)堆的熱工水力分析對(duì)于反應(yīng)堆的安全和性能至關(guān)重要。假設(shè)一個(gè)沸水堆在運(yùn)行時(shí)，冷卻劑的流動(dòng)和傳熱過程復(fù)雜。那么如何分析冷卻劑的流動(dòng)特性（如流速、壓力分布）？傳熱過程中的熱交換機(jī)制是什么？在設(shè)計(jì)反應(yīng)堆時(shí)，怎樣通過優(yōu)化熱工水力參數(shù)來提高反應(yīng)堆的效率和安全性？（）A.運(yùn)用數(shù)學(xué)模型，基于對(duì)流和傳導(dǎo)，考慮材料和結(jié)構(gòu)，進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)B.參考?xì)v史數(shù)據(jù)，依靠輻射傳熱，注重燃料布局，開展現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試C.利用經(jīng)驗(yàn)公式，結(jié)合相變傳熱，優(yōu)化管道布置，加強(qiáng)理論研究D.以上均不正確7、核輻射在材料改性方面具有一定的應(yīng)用。假設(shè)使用γ射線對(duì)高分子材料進(jìn)行輻照改性，已知輻照劑量和材料的初始性能。輻照后，材料的物理和化學(xué)性能可能會(huì)發(fā)生怎樣的變化？（）A.分子量增加B.交聯(lián)度提高C.結(jié)晶度改變D.以上都有可能8、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9、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。關(guān)于托卡馬克裝置的工作原理，以下哪項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.托卡馬克利用強(qiáng)磁場(chǎng)將高溫等離子體約束在環(huán)形真空室中，實(shí)現(xiàn)核聚變反應(yīng)B.等離子體在磁場(chǎng)中被加熱到極高溫度，使原子核具有足夠的動(dòng)能克服庫侖斥力發(fā)生聚變C.托卡馬克裝置中的磁場(chǎng)是由外部線圈產(chǎn)生的恒定磁場(chǎng)，不需要進(jìn)行調(diào)節(jié)D.實(shí)現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定的核聚變反應(yīng)是托卡馬克裝置面臨的主要挑戰(zhàn)之一10、在核輻射防護(hù)中，需要計(jì)算工作人員接受的輻射劑量。某工作人員在一個(gè)月內(nèi)，每天工作8小時(shí)，所處環(huán)境的輻射水平為5μSv/h，計(jì)算該工作人員一個(gè)月接受的劑量：（）A.100μSvB.120μSvC.140μSvD.160μSv11、在核輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)中，劑量限值是重要的指標(biāo)。假設(shè)一個(gè)職業(yè)輻射工作人員，以下關(guān)于劑量限值的理解，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.劑量限值是為了防止確定性效應(yīng)和隨機(jī)性效應(yīng)的發(fā)生而設(shè)定的B.只要在劑量限值以內(nèi)，輻射照射就不會(huì)對(duì)健康造成任何損害C.不同類型的輻射，其劑量限值可能不同D.劑量限值應(yīng)根據(jù)科學(xué)研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不斷修訂和完善12、核反應(yīng)堆的熱功率是衡量其性能的重要指標(biāo)。某反應(yīng)堆的熱功率為1000MW，燃料的能量釋放效率為30%，計(jì)算每秒燃料釋放的總能量：（）A.3.33×10^9JB.3.33×10^10JC.3.33×10^11JD.3.33×10^12J13、核輻射劑量學(xué)是研究輻射劑量的測(cè)量和評(píng)估的學(xué)科。某工作人員在核設(shè)施中工作了一段時(shí)間，佩戴了個(gè)人劑量計(jì)來監(jiān)測(cè)所接受的輻射劑量。個(gè)人劑量計(jì)可以測(cè)量累積劑量和劑量率。已知該工作人員在一個(gè)月內(nèi)的累積劑量為5mSv，平均每周工作40小時(shí)。如果工作場(chǎng)所的輻射場(chǎng)是均勻的，那么平均每周的劑量率大約是多少？（）A.0.25mSv/hB.0.5mSv/hC.0.75mSv/hD.1mSv/h14、核電廠的選址需要綜合考慮多種因素。假設(shè)一個(gè)地區(qū)正在評(píng)估建設(shè)核電廠的可行性，以下關(guān)于選址要求的分析，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.應(yīng)遠(yuǎn)離人口密集區(qū)和重要的生態(tài)保護(hù)區(qū)，以降低潛在風(fēng)險(xiǎn)B.地質(zhì)條件穩(wěn)定，能夠承受地震等自然災(zāi)害的影響C.有充足的水源用于冷卻反應(yīng)堆，并且便于排放余熱D.當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展水平是選址的首要考慮因素，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)優(yōu)先建設(shè)15、核技術(shù)在考古學(xué)中的應(yīng)用可以幫助確定文物的年代。關(guān)于碳-14測(cè)年法，以下哪項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.碳-14測(cè)年法基于生物體在存活期間對(duì)碳-14的吸收和死后碳-14的衰變B.該方法適用于測(cè)定有機(jī)物質(zhì)的年代，如木材、骨骼、織物等C.碳-14的半衰期很長(zhǎng)，約為5730年，因此可以測(cè)定非常古老的文物年代D.碳-14測(cè)年法的結(jié)果非常精確，不受任何因素的影響二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）全面論述核技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，如放射性診斷（X射線、CT、PET等）、放射性治療（放療）、核素治療等。分析這些技術(shù)的原理和優(yōu)勢(shì)，以及在疾病診斷和治療中的效果。解釋核醫(yī)學(xué)技術(shù)在提高醫(yī)療水平和患者生活質(zhì)量方面的作用，舉例說明核醫(yī)學(xué)在腫瘤治療、心血管疾病診斷中的應(yīng)用。2、（本題5分）核科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展需要良好的公眾認(rèn)知和社會(huì)接受度。全面論述提高公眾對(duì)核科學(xué)與技術(shù)認(rèn)知的策略和方法，如科普宣傳、公眾參與、信息透明等。分析公眾對(duì)核技術(shù)的擔(dān)憂和誤解的根源，以及如何通過有效的溝通和教育消除疑慮。探討在核項(xiàng)目決策中公眾意見的作用和參與機(jī)制，并結(jié)合實(shí)際的公眾態(tài)度調(diào)查說明公眾認(rèn)知對(duì)核科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的影響。3、（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。4、（本題5分）在核科學(xué)與技術(shù)中，核設(shè)施的退役和去污是一項(xiàng)復(fù)雜而艱巨的任務(wù)。請(qǐng)全面闡述核設(shè)施退役和去污的工作內(nèi)容和流程，如放射性廢物清理、設(shè)備拆除、場(chǎng)地去污等。分析退役和去污過程中的技術(shù)難題和安全風(fēng)險(xiǎn)，以及如何制定合理的退役方案和采取有效的防護(hù)措施。探討如何評(píng)估核設(shè)施退役后的環(huán)境影響，確保場(chǎng)地的安全再利用。三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（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。2、（本題5分）全面論述核電廠的老化管理。分析核電廠設(shè)備和系統(tǒng)在長(zhǎng)期運(yùn)行過程中的老化現(xiàn)象和機(jī)理，如材料腐蝕、疲勞、輻照損傷等。探討老化管理的策略和方法，包括監(jiān)測(cè)技術(shù)、壽命評(píng)估、維修更換計(jì)劃等，以確保核電廠在全壽期內(nèi)的安全運(yùn)行。3、（本題5分）詳細(xì)論述核科學(xué)中的核反應(yīng)堆儀表與控制系統(tǒng)，包括傳感器、變送器、控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。分析儀表系統(tǒng)的測(cè)量精度、響應(yīng)時(shí)間和可靠性要求。探討控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則、控制策略和自動(dòng)化水平，以及如何實(shí)現(xiàn)反應(yīng)堆的穩(wěn)定運(yùn)行和安全保護(hù)，并結(jié)合先進(jìn)的儀表與控制技術(shù)進(jìn)行展望。4、（本題5分）論述核反應(yīng)堆的冷卻劑系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行原理。分析不同類型冷卻劑（如水、氣體、液態(tài)金屬等）的熱物理性質(zhì)和傳熱特性，探討冷卻劑在反應(yīng)堆堆芯內(nèi)的流動(dòng)與傳熱過程，以及冷卻劑系統(tǒng)的壓力控制、溫度調(diào)節(jié)和凈化處理等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。同時(shí)，研究如何保障冷卻劑系統(tǒng)的可靠性和安全性，防止冷卻劑泄漏和系統(tǒng)故障引發(fā)的核事故。5、（本題5分）深入論述核科學(xué)中的等離子體物理在核聚變研究中的應(yīng)用。介紹等離子體的基本特性和描述方法，如溫度、密度、磁場(chǎng)約束等。分析等離子體中的不穩(wěn)定性、輸運(yùn)現(xiàn)象和加熱機(jī)制對(duì)核聚變反應(yīng)的影響。探討如何實(shí)現(xiàn)高溫、高密度、長(zhǎng)脈沖的等離子體約束，以達(dá)到核聚變點(diǎn)火和持續(xù)燃燒的條件。四、計(jì)算題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、（本題10分）在一個(gè)核反應(yīng)堆的燃料管理計(jì)算中，反應(yīng)堆運(yùn)行周期為18個(gè)月，初始燃料富集度為4%，燃耗深度為50GWd/tU。計(jì)算運(yùn)行周期結(jié)束時(shí)燃料的剩余富集度和可裂變核素的質(zhì)量。同時(shí)，分析不同燃料管理策略對(duì)反應(yīng)堆經(jīng)濟(jì)性和安全性的影響。2、（本題10分）在一個(gè)核反應(yīng)堆的熱工水力分析中，冷卻劑在燃料組件內(nèi)的流動(dòng)速度為5m/s，通道的當(dāng)量直徑為10mm，冷卻劑的動(dòng)力粘度為0.001Pa·s。計(jì)算雷諾數(shù)，判斷流動(dòng)狀態(tài)是層流還是湍流。同時(shí)，分析流動(dòng)狀態(tài)對(duì)傳熱和壓降的影響。3、（本題10分）某核反應(yīng)堆的堆芯采用正方形柵格排列的燃料元件，柵格間距為20mm，燃料元件為圓柱形，直徑為15mm。堆芯的邊長(zhǎng)為2m，燃料的富集度為3.2%，