鄭州工商學院《核科學概論》2023-2024學年第二學期期末試卷

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頁鄭州工商學院

《核科學概論》2023-2024學年第二學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______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2分，共30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、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2、在核醫(yī)學中，放射性同位素廣泛應用于診斷和治療。某患者需要進行甲狀腺功能檢查，醫(yī)生選用了碘-131作為放射性示蹤劑。已知碘-131的半衰期為8天，初始活度為100mCi。經(jīng)過32天后，其剩余活度約為多少？（）A.6.25mCiB.12.5mCiC.25mCiD.50mCi3、核輻射的生物效應不僅與輻射劑量有關，還與輻射的品質(zhì)有關。高傳能線密度輻射比低傳能線密度輻射對生物體的損傷更大。以下哪種輻射屬于高傳能線密度輻射：（）A.γ射線B.X射線C.阿爾法射線D.貝塔射線4、核科學中的核裂變鏈式反應需要滿足一定的條件，包括足夠的裂變物質(zhì)、適當?shù)穆瘎┖头瓷鋵拥?。反射層的作用是（）A.增加中子的泄漏B.減少中子的吸收C.降低反應性D.提高燃料的利用率5、核技術在環(huán)境保護方面也有應用，例如用于監(jiān)測大氣污染物和水污染。在監(jiān)測水中微量放射性物質(zhì)時，常用的方法是（）A.化學分析B.光譜分析C.放射性測量D.重量分析6、核反應堆冷卻劑系統(tǒng)中的泵需要具備高可靠性和穩(wěn)定性。某泵的設計流量為1000m3/h，揚程為100m，效率為80%。若泵的輸入功率為200kW，計算實際輸出的流量和揚程。A.800m3/h，80mB.800m3/h，100mC.1000m3/h，80mD.1000m3/h，100m7、在核輻射探測中，探測器的類型和性能直接影響測量結(jié)果的準確性。假設需要測量一個強輻射場中的γ射線，以下關于探測器選擇的考慮，哪一項是不正確的？（）A.閃爍探測器對γ射線有較高的探測效率，但能量分辨率相對較低B.半導體探測器能量分辨率高，但在強輻射場中容易受損C.氣體探測器結(jié)構(gòu)簡單，但對γ射線的探測靈敏度較低D.任何一種探測器都能在各種輻射環(huán)境中準確測量γ射線，無需考慮具體條件8、核科學與技術的發(fā)展需要高素質(zhì)的專業(yè)人才。在培養(yǎng)核科學與技術專業(yè)的學生時，除了傳授專業(yè)知識，還需要注重培養(yǎng)以下哪個方面的能力？（）A.創(chuàng)新思維和實踐能力B.團隊協(xié)作和溝通能力C.安全意識和倫理道德D.以上都是9、核輻射在醫(yī)學治療中的應用需要精確控制劑量。假設使用放射性同位素進行腫瘤放療，已知腫瘤的位置、大小和周圍組織的敏感性。如果放療劑量過高，可能會對周圍健康組織產(chǎn)生什么影響？（）A.短期損傷B.長期損傷C.癌變風險增加D.以上都有可能10、核反應堆的啟動過程是一個復雜的操作，需要嚴格控制各種參數(shù)。已知反應堆的初始狀態(tài)和啟動程序，若要確保啟動過程的安全平穩(wěn)，還需要密切監(jiān)測以下哪個參數(shù)的變化？（）A.中子通量的增長速率B.冷卻劑的溫度梯度C.反應堆的壓力波動D.以上都是11、核反應堆的堆芯功率分布不均勻會影響反應堆的安全運行。某反應堆堆芯中心區(qū)域的功率密度是邊緣區(qū)域的2倍。若堆芯平均功率密度為100MW/m3，堆芯體積為10m3，計算中心區(qū)域的功率。A.500MWB.600MWC.700MWD.800MW12、核反應堆的堆芯功率分布不均勻會影響其安全性和性能。某反應堆堆芯局部功率過高，可能導致燃料元件過熱和損壞。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13、在核醫(yī)學成像技術中，正電子發(fā)射斷層掃描（PET）和單光子發(fā)射計算機斷層掃描（SPECT）是常用的方法。假設一位患者需要進行腫瘤診斷，醫(yī)生需要選擇合適的成像技術。以下關于PET和SPECT的比較和應用的描述，哪一項是不準確的？（）A.PET對腫瘤的早期檢測和代謝評估具有優(yōu)勢B.SPECT在心臟疾病的診斷中應用更為廣泛C.PET使用正電子發(fā)射同位素，SPECT使用單光子發(fā)射同位素D.PET和SPECT的圖像分辨率相同，對病變的顯示效果沒有差異14、核科學中的核材料研究包括對各種核材料的性能、制備和應用的探索。關于核材料的性能和要求，以下說法不正確的是：（）A.核燃料需要具有高的裂變截面、良好的熱穩(wěn)定性和輻照穩(wěn)定性B.結(jié)構(gòu)材料應具備高強度、耐高溫、耐腐蝕等性能，能在輻射環(huán)境下長期工作C.屏蔽材料要對輻射有良好的吸收和阻擋能力，減少輻射泄漏D.核材料的性能只需要在實驗室條件下進行測試，實際應用中的情況可以忽略15、在核反應堆的燃料管理中，需要優(yōu)化燃料的裝載和換料方案。假設一個壓水堆的運行周期為18個月，已知燃料組件的初始富集度和燃耗深度。如果要延長運行周期，同時保證反應堆的安全性，應該如何調(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)合使用二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）闡述核反應堆中的燃料管理策略，包括燃料組件的換料方案、燃耗深度的控制、堆芯功率分布的優(yōu)化等。分析燃料管理對反應堆經(jīng)濟性、安全性和核燃料資源利用的影響，以及如何通過先進的計算方法和模擬技術進行燃料管理的優(yōu)化。2、（本題5分）闡述核反應堆的事故分析方法和主要的事故類型，如失水事故、反應性引入事故等。分析事故發(fā)生的原因、發(fā)展過程和可能的后果，以及如何通過預防措施、應急響應和安全文化建設來降低事故風險。3、（本題5分）闡述核反應堆的一回路系統(tǒng)的組成和功能，包括反應堆堆芯、主泵、蒸汽發(fā)生器等主要設備。分析一回路系統(tǒng)在運行過程中的壓力、溫度、流量等參數(shù)的變化規(guī)律，以及如何保證系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）全面論述核科學中的核結(jié)構(gòu)研究，包括原子核的能級結(jié)構(gòu)、形狀、轉(zhuǎn)動和振動等。分析核結(jié)構(gòu)研究的實驗方法，如散射實驗、光譜測量等，以及理論模型，如殼模型、集體模型等。探討核結(jié)構(gòu)研究對理解原子核基本性質(zhì)、核反應機制和核物質(zhì)狀態(tài)方程的重要意義，以及當前研究的熱點問題和前沿進展。2、（本題5分）詳細闡述核輻射環(huán)境監(jiān)測與評價，包括天然輻射源和人工輻射源的監(jiān)測方法、數(shù)據(jù)采集和分析。分析輻射環(huán)境對生態(tài)系統(tǒng)、人類生活和社會發(fā)展的影響，以及環(huán)境評價的指標體系和方法。討論在核設施建設、運行和退役過程中，如何進行有效的輻射環(huán)境監(jiān)測和評價，以保障公眾健康和環(huán)境安全。3、（本題5分）詳細論述核科學中的中子散射技術。分析中子散射的原理、實驗方法和數(shù)據(jù)處理。探討中子散射在研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)、磁性、相變等方面的應用，以及如何利用中子散射技術揭示材料的微觀物理性質(zhì)和動力學過程。4、（本題5分）深入探討核技術在材料科學中的應用。分析離子注入、輻照改性、中子衍射等核技術在改善材料性能、研究材料結(jié)構(gòu)和成分等方面的作用機制和應用實例。論述如何利用核技術開發(fā)新型材料，提高材料的強度、硬度、導電性等性能，以及在材料科學研究中的創(chuàng)新和發(fā)展趨勢。5、（本題5分）深入探討核反應堆中的材料問題，如結(jié)構(gòu)材料（如不銹鋼、鋯合金）在輻照環(huán)境下的性能變化。分析燃料包殼材料的腐蝕、脆化和氫脆等現(xiàn)象的機理和影響因素。闡述如何選擇和研發(fā)抗輻照性能優(yōu)良的材料，以及材料的壽命評估和可靠性分析方法，以保障反應堆的長期安全運行。四、計算題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）一個核輻射監(jiān)測站，使用閃爍探測器測量環(huán)境中的γ輻射劑量率。探測器的靈敏面積為50cm2，測量時間為10分鐘，計數(shù)為10000。已知探測器的能量響應系數(shù)為10^-3Gy/count，計算環(huán)境中的γ輻射劑量率，并分析如何保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性和準確性。2、（本題10分）某研究用反應堆，其活性區(qū)由均勻分布的燃料元件組成，燃料元件為鈾-235，富集度為3.5%?；钚詤^(qū)的半徑為45