長(zhǎng)春電子科技學(xué)院《輻射防護(hù)課程設(shè)計(jì)》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

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《輻射防護(hù)課程設(shè)計(jì)》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題1分，共20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(chǎng)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2、在核技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中，輻射誘變育種是一種常見(jiàn)的方法。假設(shè)正在進(jìn)行一項(xiàng)輻射誘變育種實(shí)驗(yàn)，以改良農(nóng)作物的性狀。以下關(guān)于輻射誘變育種的原理和效果的描述，哪一項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.輻射可以引起農(nóng)作物基因組的突變，產(chǎn)生新的遺傳變異B.適當(dāng)?shù)妮椛鋭┝靠梢蕴岣哂幸嫱蛔兊念l率，同時(shí)減少有害突變的發(fā)生C.輻射誘變育種可以快速獲得具有優(yōu)良性狀的新品種，且性狀穩(wěn)定遺傳D.輻射誘變育種不需要經(jīng)過(guò)傳統(tǒng)的雜交和篩選過(guò)程，節(jié)省時(shí)間和成本3、核廢物的處理和處置是核科學(xué)領(lǐng)域的重要問(wèn)題。假設(shè)一批低放射性廢物需要進(jìn)行處置，以下關(guān)于處置方法的選擇，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.可以選擇近地表處置，將廢物埋藏在淺層地下，設(shè)置多層防護(hù)屏障B.深地質(zhì)處置是一種長(zhǎng)期有效的方法，將廢物深埋在地下數(shù)百米甚至上千米處C.海洋處置曾經(jīng)被采用，但由于潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，現(xiàn)已被嚴(yán)格禁止D.對(duì)于低放射性廢物，直接排放到環(huán)境中是一種可行且安全的處置方式4、在核反應(yīng)堆安全分析中，需要考慮各種可能的事故工況。某沸水堆在運(yùn)行過(guò)程中，可能發(fā)生冷卻劑喪失事故（LOCA）。在這種情況下，反應(yīng)堆堆芯可能會(huì)暴露在空氣中，導(dǎo)致溫度急劇升高。為了緩解這種事故的后果，通常會(huì)采取應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)（ECCS）。假設(shè)在LOCA發(fā)生后，ECCS能夠在一定時(shí)間內(nèi)投入運(yùn)行，注入冷卻劑。如果注入的冷卻劑流量不足，堆芯溫度持續(xù)上升，可能會(huì)導(dǎo)致燃料元件的損壞甚至熔化。那么為了避免這種情況，ECCS的設(shè)計(jì)需要滿足哪些要求？（）A.足夠的冷卻劑流量和壓力B.快速響應(yīng)和可靠啟動(dòng)C.能夠適應(yīng)高溫高壓環(huán)境D.以上都是5、核反應(yīng)堆的熱工水力分析是確保反應(yīng)堆安全運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。關(guān)于冷卻劑在堆芯內(nèi)的流動(dòng)和傳熱，以下哪項(xiàng)說(shuō)法是錯(cuò)誤的？（）A.冷卻劑的流速和流量分布會(huì)影響堆芯的傳熱性能和溫度分布B.堆芯內(nèi)的復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)和流動(dòng)阻力會(huì)導(dǎo)致冷卻劑的流動(dòng)不均勻C.提高冷卻劑的溫度可以增加反應(yīng)堆的輸出功率，但也會(huì)增加傳熱風(fēng)險(xiǎn)D.冷卻劑在堆芯內(nèi)的流動(dòng)始終是層流狀態(tài)，不會(huì)出現(xiàn)湍流6、在核聚變反應(yīng)堆的概念設(shè)計(jì)中，磁約束和慣性約束是兩種主要的途徑。對(duì)于磁約束核聚變，以下哪種磁場(chǎng)位形在實(shí)現(xiàn)高溫等離子體的約束方面具有潛在優(yōu)勢(shì)？（）A.托卡馬克B.仿星器C.磁鏡D.以上都有可能7、核反應(yīng)堆的安全殼是防止放射性物質(zhì)泄漏的最后一道屏障。某安全殼的設(shè)計(jì)壓力為0.5MPa，內(nèi)直徑為50m，若安全殼的壁厚為1m，材料的許用應(yīng)力為200MPa，計(jì)算安全殼所能承受的最大內(nèi)壓：（）A.0.6MPaB.0.7MPaC.0.8MPaD.0.9MPa8、核電廠的蒸汽輪機(jī)在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生噪聲。已知蒸汽輪機(jī)的噪聲功率為1000W，距離蒸汽輪機(jī)10m處的聲強(qiáng)級(jí)約為：（）A.90dBB.100dBC.110dBD.120dB9、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10、核反應(yīng)堆控制是確保反應(yīng)堆安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要手段。假設(shè)一個(gè)研究堆，通過(guò)控制棒來(lái)調(diào)節(jié)反應(yīng)性。已知控制棒的材料和插入深度，如果要快速降低反應(yīng)堆的功率，應(yīng)該如何操作控制棒？（）A.快速插入控制棒B.緩慢插入控制棒C.快速抽出控制棒D.緩慢抽出控制棒11、核技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，如無(wú)損檢測(cè)、輻射加工等。在輻射加工中，利用電子束或γ射線對(duì)材料進(jìn)行改性處理。假設(shè)使用能量為10MeV的電子束照射一種聚合物材料，劑量為100kGy。已知電子束在材料中的線性衰減系數(shù)為0.2cm^(-1)，計(jì)算材料所接受的輻射能量大約是多少焦耳/克？（）A.2×10^(5)B.2×10^(6)C.2×10^(7)D.2×10^(8)12、核技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用逐漸增多。假設(shè)使用電子束輻照技術(shù)處理工業(yè)廢水，已知廢水的成分、初始濃度和輻照劑量。隨著輻照劑量的增加，廢水的處理效果會(huì)如何變化？（）A.持續(xù)改善B.先改善后穩(wěn)定C.沒(méi)有變化D.先改善后惡化13、在核反應(yīng)堆的設(shè)計(jì)中，需要考慮堆芯的中子物理特性。某反應(yīng)堆堆芯采用了均勻混合的燃料和慢化劑，中子在其中的擴(kuò)散和反應(yīng)過(guò)程較為復(fù)雜。通過(guò)建立中子輸運(yùn)方程可以描述中子的行為。如果堆芯的尺寸增大，中子的泄漏率會(huì)發(fā)生怎樣的變化？同時(shí)，對(duì)反應(yīng)堆的反應(yīng)性會(huì)產(chǎn)生什么影響？（）A.泄漏率增加，反應(yīng)性降低B.泄漏率增加，反應(yīng)性升高C.泄漏率降低，反應(yīng)性降低D.泄漏率降低，反應(yīng)性升高14、核輻射對(duì)生物體的影響是核科學(xué)研究的重要方面。假設(shè)一個(gè)區(qū)域受到了一定劑量的核輻射，輻射可能會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞損傷和基因突變。當(dāng)輻射劑量較低時(shí)，生物體可能通過(guò)自身的修復(fù)機(jī)制恢復(fù)，但高劑量輻射可能引發(fā)嚴(yán)重后果。以下關(guān)于核輻射生物效應(yīng)的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.急性輻射損傷通常在短時(shí)間內(nèi)接受大劑量輻射后發(fā)生B.長(zhǎng)期低劑量輻射主要增加患癌癥的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)遺傳的影響較小C.輻射可以破壞細(xì)胞的DNA結(jié)構(gòu)，影響細(xì)胞的正常功能D.兒童和孕婦對(duì)輻射的敏感性通常高于普通成年人15、在核科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)常使用中子源來(lái)產(chǎn)生中子。一種放射性同位素中子源，其衰變常數(shù)為0.1/s，初始核數(shù)為10^10個(gè)，計(jì)算經(jīng)過(guò)10秒后剩余的核數(shù)：（）A.3.7×10^9個(gè)B.4.5×10^9個(gè)C.5.8×10^9個(gè)D.6.7×10^9個(gè)16、在核反應(yīng)堆物理中，中子與原子核的相互作用是非常重要的過(guò)程。假設(shè)一個(gè)熱中子反應(yīng)堆，其中中子的能量分布符合麥克斯韋分布。當(dāng)中子與鈾-235原子核發(fā)生散射時(shí)，以下關(guān)于散射過(guò)程的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.可以發(fā)生彈性散射，中子能量降低但數(shù)量不變B.可能發(fā)生非彈性散射，原子核被激發(fā)，中子能量顯著減少C.散射過(guò)程中，中子有可能被鈾-235原子核吸收，引發(fā)核裂變D.中子與鈾-235原子核的散射總是導(dǎo)致中子完全消失，不再參與后續(xù)反應(yīng)17、核技術(shù)在反恐和安檢領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，如放射性物質(zhì)檢測(cè)和爆炸物檢測(cè)。以下關(guān)于核技術(shù)在反恐和安檢中的應(yīng)用，說(shuō)法錯(cuò)誤的是：（）A.利用伽馬射線或中子探測(cè)技術(shù)可以檢測(cè)隱藏的放射性物質(zhì)B.基于核分析方法可以識(shí)別爆炸物的成分和結(jié)構(gòu)C.核技術(shù)在反恐和安檢中的應(yīng)用可能會(huì)對(duì)人員造成輻射傷害，應(yīng)謹(jǐn)慎使用D.傳統(tǒng)的安檢方法完全可以替代核技術(shù)，核技術(shù)在這方面沒(méi)有優(yōu)勢(shì)18、在核反應(yīng)堆材料研究中，燃料元件的性能直接關(guān)系到反應(yīng)堆的運(yùn)行安全和效率。對(duì)于一種新型的核燃料材料，要評(píng)估其在高溫、高輻照環(huán)境下的性能，需要進(jìn)行以下哪些測(cè)試？（）A.熱導(dǎo)率測(cè)量B.輻照腫脹實(shí)驗(yàn)C.高溫力學(xué)性能測(cè)試D.以上都是19、核輻射在醫(yī)學(xué)成像中有著重要應(yīng)用，如正電子發(fā)射斷層掃描（PET）。在PET檢查中，患者會(huì)被注射一種含有正電子放射性核素的藥物，這些核素在衰變時(shí)會(huì)發(fā)射正電子，與周圍的電子發(fā)生湮滅產(chǎn)生一對(duì)γ光子。探測(cè)器通過(guò)測(cè)量這對(duì)γ光子的方向和能量來(lái)重建體內(nèi)的代謝圖像。已知一種常用的正電子放射性核素的半衰期為2小時(shí)，如果患者在注射后1小時(shí)進(jìn)行檢查，此時(shí)體內(nèi)放射性藥物的活度大約是初始活度的多少？（）A.1/2B.1/4C.3/4D.2/320、在核天體物理學(xué)中，研究恒星內(nèi)部的核反應(yīng)過(guò)程有助于理解宇宙的演化。假設(shè)一顆恒星內(nèi)部正在進(jìn)行氫核聚變反應(yīng)生成氦，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，恒星內(nèi)部的元素組成和能量釋放會(huì)發(fā)生變化。已知恒星的初始質(zhì)量和成分，如果恒星的質(zhì)量增大，其氫核聚變的速率會(huì)怎樣？（）A.加快B.減慢C.不變D.先加快后減慢二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）核技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制中有著一定的應(yīng)用，如核密度計(jì)、核液位計(jì)等。請(qǐng)全面論述這些核儀表的工作原理和應(yīng)用場(chǎng)景，分析其測(cè)量精度和可靠性的影響因素。探討在工業(yè)環(huán)境中使用核儀表的輻射安全防護(hù)措施和法規(guī)要求。2、（本題5分）詳細(xì)分析核技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用，如無(wú)損檢測(cè)（射線探傷、超聲探傷等）、輻射加工（食品輻照、材料改性等）、工業(yè)儀表（料位計(jì)、厚度計(jì)等）。解釋這些應(yīng)用的技術(shù)原理和操作方法，分析核技術(shù)在提高工業(yè)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量方面的貢獻(xiàn)。探討核技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用中的安全管理和質(zhì)量控制，舉例說(shuō)明在汽車制造、食品加工等行業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用。3、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明核科學(xué)中的核反應(yīng)堆物理實(shí)驗(yàn)方法，如臨界實(shí)驗(yàn)、中子通量測(cè)量、反應(yīng)性測(cè)量等。分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和分析方法，以及如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論模型和改進(jìn)反應(yīng)堆設(shè)計(jì)。4、（本題5分）核技術(shù)在反恐和安檢領(lǐng)域的應(yīng)用有助于保障社會(huì)安全。請(qǐng)深入探討核技術(shù)如放射性物質(zhì)檢測(cè)、X射線和γ射線成像、中子探測(cè)等在違禁物品檢測(cè)、人員安檢、貨物查驗(yàn)等方面的原理和技術(shù)。分析這些技術(shù)在反恐和安檢工作中的優(yōu)勢(shì)和面臨的挑戰(zhàn)，如誤報(bào)率、隱私保護(hù)等。解釋如何不斷改進(jìn)核技術(shù)應(yīng)用，提高反恐和安檢的效率和準(zhǔn)確性。5、（本題5分）詳細(xì)分析核科學(xué)與技術(shù)中的核儀器儀表的校準(zhǔn)與維護(hù)，包括輻射監(jiān)測(cè)儀器、反應(yīng)堆控制儀表等。解釋校準(zhǔn)的方法和標(biāo)準(zhǔn)，以及維護(hù)的周期和要點(diǎn)。分析儀器儀表的準(zhǔn)確性和可靠性對(duì)核設(shè)施運(yùn)行的重要性，舉例說(shuō)明在核電廠中儀器儀表校準(zhǔn)與維護(hù)的實(shí)際操作。三、計(jì)算題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）某核反應(yīng)堆的燃料組件在運(yùn)行過(guò)程中，由于中子輻照導(dǎo)致材料性能發(fā)生變化。已知燃料元件的初始屈服強(qiáng)度為500MPa，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的運(yùn)行后，屈服強(qiáng)度下降了20%。計(jì)算運(yùn)行時(shí)間內(nèi)燃料元件所受到的中子注量，假設(shè)中子輻照引起的屈服強(qiáng)度下降與中子注量呈線性關(guān)系，系數(shù)為0.01MPa/(n/cm2)。2、（本題5分）一個(gè)核電廠的蒸汽發(fā)生器傳熱管采用鈦合金材料，管徑為20mm，壁厚為2mm。管內(nèi)承受壓力為10MPa，溫度為300°C。鈦合金在該條件下的許用應(yīng)力為200MPa。計(jì)算傳熱管的強(qiáng)度是否滿足要求，以及可能的失效模式。同時(shí)，分析傳熱管的腐蝕和磨損情況對(duì)其壽命的影響。3、（本題5分）一個(gè)研究用的核反應(yīng)堆，堆芯體積為0.5m3，平均中子通量為5×10^12n/(cm2·s)。燃料為鈾-235，其裂變截面為580barn。計(jì)算堆芯內(nèi)每秒發(fā)生的裂變反應(yīng)數(shù)以及燃料的消耗率。4、（本題5分）一個(gè)核反應(yīng)堆的堆芯由長(zhǎng)方體燃料組件構(gòu)成，組件長(zhǎng)、寬、高分別為20cm、10cm、100cm。堆芯內(nèi)中子通量分布為φ(x,y,z)=φ0exp(-x2/L2-y2/W2)sin(πz/H)，其中φ0為常數(shù)，L、W分別為堆芯在x、y方向的長(zhǎng)度，H為堆芯高度。已知L=1m，W=0.5m，H=2m，計(jì)算堆芯的中子泄漏率和中子吸收率。5、（本題5分）某核反應(yīng)堆的控制棒采用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率為5kW，轉(zhuǎn)速為1500r/min，減速比為100:1?？刂瓢舻男谐虨?m，運(yùn)動(dòng)時(shí)間要求在10s以內(nèi)。計(jì)算所需的扭矩和絲杠的螺距，判斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是否能夠滿足要求。同時(shí)，考慮驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性。四、論述題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）詳細(xì)論述核技術(shù)在表面處理和涂層制備中的應(yīng)用，如離子注入表面改性、等離子體噴涂涂層、激光熔覆等。分析這些技術(shù)對(duì)材料表面性能（如硬度、耐磨性、耐腐蝕性）的改善機(jī)制。探討如何優(yōu)化工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量