天津廣播影視職業(yè)學(xué)院《核科學(xué)與技術(shù)前沿》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁天津廣播影視職業(yè)學(xué)院《核科學(xué)與技術(shù)前沿》

2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25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、在核技術(shù)用于食品保鮮和消毒時(shí)，需要嚴(yán)格控制輻射劑量。假設(shè)我們使用電子束對食品進(jìn)行處理，那么電子束保鮮消毒的原理是什么？如何確保輻射處理后的食品在營養(yǎng)成分和安全性方面符合標(biāo)準(zhǔn)？不同食品對電子束輻射的耐受性有何差異？（）A.破壞微生物結(jié)構(gòu)，進(jìn)行檢測分析，因食品種類而異，遵循相關(guān)法規(guī)B.改變分子鍵合，加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)控，差異較大需研究，符合衛(wèi)生要求C.抑制酶的活性，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)操作，差別較小可忽略，保障食品安全D.以上均不正確2、在核反應(yīng)堆的熱工設(shè)計(jì)中，需要考慮多種熱傳遞方式。關(guān)于核反應(yīng)堆中的熱傳遞過程，以下哪項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.燃料芯塊內(nèi)部主要通過熱傳導(dǎo)的方式將熱量傳遞到表面B.冷卻劑與燃料包殼之間的傳熱主要是對流換熱，其換熱系數(shù)與流速等因素有關(guān)C.反應(yīng)堆內(nèi)部的熱量傳遞還可能涉及輻射換熱，但其作用通常較小D.核反應(yīng)堆中的熱傳遞過程是簡單的一維傳熱，不需要考慮三維空間的溫度分布3、核電廠的廢物處理系統(tǒng)包括放射性液體廢物處理、氣體廢物處理和固體廢物處理等。對于放射性固體廢物，通常的處理方法是（）A.壓縮后直接填埋B.經(jīng)過固化處理后深埋C.焚燒后排放到大氣中D.回收利用4、核技術(shù)在醫(yī)學(xué)影像診斷中的應(yīng)用越來越廣泛，例如正電子發(fā)射斷層掃描（PET）。假設(shè)對一位患者進(jìn)行PET檢查，以下關(guān)于PET原理和優(yōu)勢的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.通過探測正電子與電子湮滅產(chǎn)生的γ光子對，獲取體內(nèi)代謝信息B.PET能夠提供高分辨率的解剖結(jié)構(gòu)圖像，比傳統(tǒng)X射線更清晰C.可以用于腫瘤的早期診斷和治療效果評估D.需要使用放射性藥物標(biāo)記特定的生物分子，注入體內(nèi)進(jìn)行成像5、在核聚變反應(yīng)堆中，等離子體的約束是關(guān)鍵問題之一。某實(shí)驗(yàn)裝置采用磁約束的方式來控制等離子體，通過復(fù)雜的磁場位形來限制等離子體的運(yùn)動(dòng)。如果磁場的分布不均勻，可能會(huì)導(dǎo)致等離子體的不穩(wěn)定和泄漏。為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的等離子體約束，需要對磁場進(jìn)行精確的設(shè)計(jì)和控制。假設(shè)等離子體的密度分布不均勻，那么會(huì)對磁場的約束效果產(chǎn)生怎樣的影響？（）A.增強(qiáng)磁場的約束作用B.削弱磁場的約束作用C.不影響磁場的約束作用D.可能增強(qiáng)也可能削弱，取決于具體情況6、在核反應(yīng)堆的安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，多重防護(hù)屏障是重要的原則之一。假設(shè)一個(gè)沸水堆的安全系統(tǒng)，以下關(guān)于防護(hù)屏障的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.燃料包殼作為第一道屏障，防止放射性物質(zhì)泄漏到冷卻劑中B.一回路壓力邊界作為第二道屏障，隔離反應(yīng)堆冷卻劑和環(huán)境C.安全殼作為最后一道屏障，包容可能的放射性釋放D.只要有一道防護(hù)屏障有效，就可以保證反應(yīng)堆的絕對安全，無需其他屏障7、核電站的反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)承擔(dān)著重要的功能，包括帶走堆芯產(chǎn)生的熱量、維持堆芯的溫度等。常見的冷卻劑有輕水、重水和氣體等。如果冷卻劑的流量突然減少，堆芯的溫度將會(huì)（）A.迅速降低B.緩慢降低C.迅速升高D.保持不變8、在核反應(yīng)堆的控制中，反應(yīng)性控制是核心問題之一。關(guān)于反應(yīng)性的引入和控制方式，以下哪項(xiàng)是不正確的？（）A.反應(yīng)性可以通過控制棒的插入和抽出、燃料的裝載和卸料等方式進(jìn)行調(diào)節(jié)B.慢化劑的溫度變化會(huì)影響中子的能譜，從而改變反應(yīng)性，這種現(xiàn)象稱為慢化劑溫度系數(shù)C.反應(yīng)性的引入應(yīng)該是緩慢和平穩(wěn)的，以避免反應(yīng)堆出現(xiàn)功率波動(dòng)或失控D.一旦反應(yīng)堆達(dá)到臨界狀態(tài)，就不需要再進(jìn)行反應(yīng)性控制，反應(yīng)堆會(huì)自動(dòng)維持穩(wěn)定運(yùn)行9、在核廢物處理中，固化技術(shù)可以將放射性廢物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的固體形式。假設(shè)使用玻璃固化技術(shù)處理高放廢物，已知廢物的成分和固化工藝。如果固化過程中出現(xiàn)溫度波動(dòng)，對固化體的性能會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響？（）A.強(qiáng)度降低B.抗浸出性變差C.放射性泄漏風(fēng)險(xiǎn)增加D.以上都有可能10、在核電廠的運(yùn)行中，需要對放射性廢物進(jìn)行分類處理。已知一種放射性廢物的放射性活度為10^6Bq，半衰期為50天，存放200天后，其放射性活度約為：（）A.6.25×10^4BqB.1.25×10^5BqC.2.5×10^5BqD.5×10^5Bq11、在核科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，數(shù)據(jù)處理和誤差分析是重要環(huán)節(jié)。假設(shè)一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存在系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差，已知誤差的來源和大小。通過何種方法可以有效地減小誤差對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響？（）A.多次測量取平均值B.采用更精確的測量儀器C.改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法D.以上方法綜合使用12、在核燃料后處理中，需要從乏燃料中分離出有用的核素，如鈾和钚。常用的化學(xué)分離方法有PUREX流程等。以下關(guān)于PUREX流程的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.工藝流程簡單B.回收率高C.產(chǎn)生的廢物少D.以上都是13、核科學(xué)中的核素分類方法眾多。對于放射性核素的分類，以下哪項(xiàng)是不正確的？（）A.根據(jù)半衰期的長短，可以將放射性核素分為長半衰期核素和短半衰期核素B.按照放射性核素的來源，可以分為天然放射性核素和人工放射性核素C.基于放射性核素發(fā)射的射線類型，可分為α放射性核素、β放射性核素和γ放射性核素等D.放射性核素的分類方法是固定不變的，不會(huì)隨著研究的深入和應(yīng)用的拓展而改變14、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15、核反應(yīng)堆的控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)需要精確控制控制棒的位置。一種驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的精度為±1mm，控制棒的移動(dòng)速度為10cm/s，計(jì)算控制棒在10秒鐘內(nèi)的位置誤差范圍：（）A.±1cmB.±2cmC.±3cmD.±4cm16、在核廢物的分類中，根據(jù)放射性水平和半衰期的不同，分為低放廢物、中放廢物和高放廢物。以下哪種廢物屬于中放廢物？（）A.醫(yī)院使用過的放射性試劑B.核電站用過的燃料組件C.核設(shè)施退役產(chǎn)生的污染設(shè)備D.以上都不是17、在核反應(yīng)堆的啟動(dòng)過程中，需要逐步提升功率，同時(shí)監(jiān)測各種參數(shù)。以下哪種參數(shù)對于判斷反應(yīng)堆是否正常啟動(dòng)至關(guān)重要？（）A.中子通量B.燃料溫度C.冷卻劑壓力D.以上都是18、核科學(xué)中的核素遷移研究對于環(huán)境評估具有重要意義。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，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)室測試，提高模型精度D.以上均不正確19、核技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域也有應(yīng)用，如輻射育種、食品輻照保鮮等。輻射育種的原理是利用輻射誘發(fā)植物種子的基因突變，從而獲得優(yōu)良的品種。在輻射育種過程中，需要控制輻射劑量，其原因是（）A.劑量過高會(huì)導(dǎo)致種子死亡，過低則無法產(chǎn)生變異B.劑量與變異的類型和頻率無關(guān)C.高劑量輻射總是能產(chǎn)生更好的變異效果D.低劑量輻射更有利于獲得優(yōu)良品種20、在核反應(yīng)堆的運(yùn)行過程中，燃料元件會(huì)逐漸消耗并產(chǎn)生裂變產(chǎn)物。裂變產(chǎn)物的積累會(huì)對反應(yīng)堆的運(yùn)行產(chǎn)生影響。其中，一些裂變產(chǎn)物具有較強(qiáng)的放射性，需要特別關(guān)注。對于這些強(qiáng)放射性的裂變產(chǎn)物，通常采取的措施是（）A.在反應(yīng)堆內(nèi)進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)化B.定期取出并進(jìn)行深埋處理C.利用特殊材料將其封裝在燃料元件內(nèi)D.讓其自然衰變，不進(jìn)行特殊處理21、核輻射防護(hù)的原則包括時(shí)間、距離和屏蔽。假設(shè)在一個(gè)放射性工作場所，工作人員需要接近一個(gè)強(qiáng)輻射源進(jìn)行短時(shí)間操作。若要減少輻射劑量，以下哪種措施最為有效？（）A.縮短操作時(shí)間B.增加與輻射源的距離C.穿戴厚重的防護(hù)鉛衣D.以上措施效果相同22、核技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，如無損檢測、輻照加工等。關(guān)于核技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用及優(yōu)勢，以下說法錯(cuò)誤的是：（）A.無損檢測利用射線穿透物體的能力，檢測物體內(nèi)部的缺陷，不破壞被檢測物體B.輻照加工可以用于食品保鮮、材料改性等，能夠提高產(chǎn)品的質(zhì)量和性能C.核技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用中不會(huì)產(chǎn)生任何輻射污染和安全隱患D.與傳統(tǒng)技術(shù)相比，核技術(shù)在某些工業(yè)領(lǐng)域具有高效、精準(zhǔn)、節(jié)能等優(yōu)勢23、在核反應(yīng)堆物理中，中子的行為和反應(yīng)對反應(yīng)堆的性能有重要影響。假設(shè)一個(gè)研究中的反應(yīng)堆堆芯，中子與原子核的相互作用包括散射、吸收和裂變等。以下關(guān)于中子行為的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.慢中子更容易引發(fā)核裂變反應(yīng)，因此反應(yīng)堆中通常會(huì)使用慢化劑來降低中子能量B.中子的散射過程會(huì)改變其運(yùn)動(dòng)方向和能量，對反應(yīng)堆的中子通量分布產(chǎn)生影響C.中子的吸收反應(yīng)會(huì)減少中子數(shù)量，但有些吸收反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生新的易裂變核素D.中子在反應(yīng)堆內(nèi)的平均自由程與堆芯材料的密度無關(guān)24、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，以下說法錯(cuò)誤的是：（）A.包括對設(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)格的測試和驗(yàn)收，確保反應(yīng)堆的安全性能25、在核燃料后處理中，分離和回收有用的核素是重要的環(huán)節(jié)。例如，從乏燃料中回收鈾和钚可以提高資源利用率。后處理過程中，采用的化學(xué)分離方法需要具有高選擇性和高效率。以下哪種化學(xué)分離方法常用于核燃料后處理：（）A.溶劑萃取法B.離子交換法C.沉淀法D.蒸餾法二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）核技術(shù)在文物保護(hù)和鑒定中有著獨(dú)特的應(yīng)用，如利用碳-14測年法確定文物年代、使用中子活化分析鑒定文物材質(zhì)等。請深入闡述這些應(yīng)用的原理和技術(shù)，分析其在文物保護(hù)和研究中的價(jià)值和局限性。探討如何在文物保護(hù)中合理運(yùn)用核技術(shù)，同時(shí)確保對文物的最小損害和保護(hù)其歷史文化價(jià)值。2、（本題5分）在核科學(xué)研究中，高性能計(jì)算和模擬技術(shù)發(fā)揮著越來越重要的作用。請?jiān)敿?xì)論述如何利用計(jì)算機(jī)模擬核反應(yīng)過程、反應(yīng)堆內(nèi)的物理現(xiàn)象和流體流動(dòng)等。分析高性能計(jì)算在核科學(xué)中的應(yīng)用挑戰(zhàn)和解決方案，如計(jì)算精度、計(jì)算效率和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等問題。解釋如何通過計(jì)算模擬來優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，減少實(shí)驗(yàn)成本和風(fēng)險(xiǎn)。3、（本題5分）核技術(shù)在航天領(lǐng)域有獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)值。請?jiān)敿?xì)闡述核技術(shù)在航天器能源供應(yīng)（如放射性同位素電池）、推進(jìn)系統(tǒng)（如核熱推進(jìn)）和太空輻射防護(hù)中的原理和應(yīng)用。分析核技術(shù)在航天應(yīng)用中的技術(shù)難點(diǎn)和解決方案，以及相關(guān)的安全和監(jiān)管要求。探討核技術(shù)在未來深空探索中的潛力和發(fā)展趨勢，并通過航天任務(wù)中的核技術(shù)應(yīng)用實(shí)例說明其優(yōu)勢和挑戰(zhàn)。4、（本題5分）核電站的安全運(yùn)行是至關(guān)重要的。請?jiān)敿?xì)論述核電站的安全系統(tǒng)，如反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)、應(yīng)急冷卻系統(tǒng)、安全殼等的設(shè)計(jì)原理和功能。分析可能導(dǎo)致核電站事故的原因，如人為失誤、設(shè)備故障、自然災(zāi)害等。解釋如何通過嚴(yán)格的安全管理、定期的安全檢查和應(yīng)急演練來保障核電站的安全運(yùn)行。三、計(jì)算題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）某核輻射探測器的探測效率為20%，測量時(shí)間為100s，計(jì)數(shù)為10000。計(jì)算放射源的實(shí)際衰變次數(shù)，并分析如何提高探測器的探測效率。2、（本題5分）某核電廠的蒸汽輪機(jī)葉片在長期運(yùn)行后出現(xiàn)磨損，葉片材料的屈服強(qiáng)度為800MPa，工作應(yīng)力為600MPa。已知葉片表面存在一個(gè)深度為2mm的裂紋，計(jì)算在該裂紋存在的情況下，葉片的斷裂韌性需要達(dá)到多少才能保證安全運(yùn)行。3、（本題5分）一個(gè)核輻射防護(hù)用品的性能測試實(shí)驗(yàn)，測試防輻射服對γ射線的屏蔽效果。γ射線的初始強(qiáng)度為1000counts/s，經(jīng)過防輻射服后強(qiáng)度降低到100counts/s。計(jì)算防輻射服的屏蔽效率，并分析影響屏蔽效率的因素和防護(hù)用品的選擇標(biāo)準(zhǔn)。4、（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。5、（本題5分）一個(gè)快中子反應(yīng)堆，燃料為鈾-238和钚-239的混合物，钚-239的含量為25%。堆芯內(nèi)快中子的平均能量為1.2MeV，鈾-238的微觀俘獲截面為2.5×10^-24cm2，钚-239的微觀裂變截面為3.0×10^-24cm2。已知堆芯內(nèi)快中子的通量密度為6.0×10^14n/(cm2·s)，計(jì)算燃料的宏觀俘獲截面和裂變率。四、論述題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）詳細(xì)闡述核技術(shù)在材料輻照改性中的