2025核應(yīng)用試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.以下哪種核反應(yīng)堆采用輕水作為慢化劑和冷卻劑，且一回路與二回路完全隔離？A.重水堆（CANDU）B.壓水堆（PWR）C.沸水堆（BWR）D.高溫氣冷堆（HTGR）2.核醫(yī)學(xué)中常用于單光子發(fā)射計算機(jī)斷層成像（SPECT）的放射性同位素是？A.F-18（氟-18）B.Tc-99m（锝-99m）C.I-131（碘-131）D.Co-60（鈷-60）3.核燃料循環(huán)中，“后處理”環(huán)節(jié)的主要目的是？A.分離可回收的鈾、钚與裂變產(chǎn)物B.將天然鈾濃縮至反應(yīng)堆所需豐度C.處理核反應(yīng)堆產(chǎn)生的乏燃料余熱D.生產(chǎn)新的易裂變材料（如Pu-239）4.輻射防護(hù)的“ALARA原則”指的是？A.盡可能降低輻射劑量至合理可行盡量低B.嚴(yán)格限制輻射劑量不超過安全閾值C.優(yōu)先采用距離防護(hù)替代屏蔽防護(hù)D.僅允許職業(yè)人員接觸放射性物質(zhì)5.第四代反應(yīng)堆（Gen-IV）的核心目標(biāo)不包括？A.提高固有安全性B.實(shí)現(xiàn)核燃料的高效利用C.降低對冷卻劑的依賴（如使用液態(tài)金屬）D.簡化堆芯結(jié)構(gòu)以降低建造成本6.工業(yè)中常用的γ射線探傷技術(shù)，其原理基于γ射線的？A.電離效應(yīng)B.穿透能力C.熒光效應(yīng)D.熱效應(yīng)7.核聚變反應(yīng)中，最容易實(shí)現(xiàn)的反應(yīng)是？A.氘（D）與氚（T）聚變?yōu)楹ぃ℉e）B.氕（H）與氘（D）聚變?yōu)楹ぃ℉e）C.碳（C）與氫（H）聚變?yōu)檠酰∣）D.鈾（U）與钚（Pu）聚變?yōu)槌櫾?.核安全文化的核心要素是？A.技術(shù)設(shè)備的先進(jìn)性B.人員的責(zé)任意識與持續(xù)學(xué)習(xí)C.政府監(jiān)管的嚴(yán)格性D.事故后的應(yīng)急響應(yīng)能力9.醫(yī)用直線加速器（LINAC）用于腫瘤放射治療時，其產(chǎn)生的高能射線主要是？A.α射線B.β射線C.X射線D.中子射線10.關(guān)于核廢料分類，以下描述錯誤的是？A.高放廢料（HLW）主要來自乏燃料后處理的廢液B.中放廢料（ILW）包括反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)材料和過濾元件C.低放廢料（LLW）通常可通過淺地層填埋處理D.所有核廢料的半衰期均超過1000年二、填空題（每空1分，共15分）1.壓水堆的堆芯中，控制棒的主要材料是________（填元素名稱），其作用是通過吸收________來調(diào)節(jié)反應(yīng)性。2.核醫(yī)學(xué)中，PET（正電子發(fā)射斷層成像）利用的是正電子與電子湮滅產(chǎn)生的________光子對，通過符合探測技術(shù)定位病灶。3.輻射劑量的國際單位是________，用于衡量單位質(zhì)量物質(zhì)吸收的輻射能量；而反映輻射生物效應(yīng)的當(dāng)量劑量單位是________。4.核聚變的關(guān)鍵挑戰(zhàn)是實(shí)現(xiàn)________（即輸入能量等于輸出能量）和等離子體的長時間約束，目前主流的約束方式包括磁約束（如托卡馬克）和________（如激光慣性約束）。5.核燃料循環(huán)的“前端”包括鈾礦開采、________、燃料元件制造；“后端”包括乏燃料存儲、________和最終處置。6.工業(yè)用γ射線源常用的同位素是________（如用于金屬探傷）和________（如用于食品輻照滅菌）。7.核安全“縱深防御”原則包括五道防線，其中第一道防線是________，最后一道防線是________。三、簡答題（每題8分，共32分）1.簡述壓水堆（PWR）與沸水堆（BWR）在設(shè)計上的主要區(qū)別，并分析各自的安全優(yōu)勢。2.解釋核醫(yī)學(xué)中“放射性藥物”的作用機(jī)制，并舉例說明其在疾病診斷或治療中的應(yīng)用。3.分析核廢料地質(zhì)處置的關(guān)鍵技術(shù)要求（如選址、工程屏障、長期穩(wěn)定性）。4.說明中子活化分析（NAA）的基本原理及其在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用價值。四、綜合分析題（每題16.5分，共33分）1.2023年某核電站因冷卻系統(tǒng)故障導(dǎo)致反應(yīng)堆溫度異常升高，雖未發(fā)生熔毀，但引發(fā)公眾對核安全的擔(dān)憂。結(jié)合核反應(yīng)堆的多重安全設(shè)計（如應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)、安全殼、非能動安全技術(shù)），分析該事故中可能觸發(fā)的安全措施及其作用原理，并提出未來核電廠設(shè)計的改進(jìn)方向。2.小型模塊化反應(yīng)堆（SMR）被認(rèn)為是未來分布式能源的重要選項(xiàng)。結(jié)合SMR的技術(shù)特點(diǎn)（如模塊化制造、低功率運(yùn)行、固有安全性），分析其在偏遠(yuǎn)地區(qū)供電、工業(yè)供熱及碳中和目標(biāo)中的應(yīng)用潛力，并討論其推廣可能面臨的挑戰(zhàn)（如法規(guī)、成本、公眾接受度）。參考答案一、單項(xiàng)選擇題1.B2.B3.A4.A5.D6.B7.A8.B9.C10.D二、填空題1.硼（或鎘、鉿）；中子2.511keV（或γ）3.戈瑞（Gy）；希沃特（Sv）4.能量平衡（或Q=1）；慣性約束5.鈾濃縮；后處理（或再循環(huán)）6.Co-60；Cs-137（或Ir-192）7.高質(zhì)量的設(shè)計、制造與運(yùn)行；事故后的緩解措施（或場外應(yīng)急響應(yīng)）三、簡答題1.主要區(qū)別：壓水堆一回路與二回路完全隔離，一回路水保持高壓（約15.5MPa）不沸騰，通過蒸汽發(fā)生器將熱量傳遞給二回路產(chǎn)生蒸汽；沸水堆一回路水直接沸騰產(chǎn)生蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)，無蒸汽發(fā)生器。安全優(yōu)勢：壓水堆因一、二回路隔離，放射性物質(zhì)泄漏至二回路的風(fēng)險更低；沸水堆因取消蒸汽發(fā)生器，系統(tǒng)更簡單，可減少設(shè)備故障點(diǎn)，但蒸汽攜帶放射性顆?？赡芪廴酒啓C(jī)。2.作用機(jī)制：放射性藥物由放射性核素與特定分子（如葡萄糖類似物、抗體）結(jié)合，利用分子的生物學(xué)特異性聚集在靶器官（如腫瘤細(xì)胞），通過探測其發(fā)射的射線（如γ、正電子）實(shí)現(xiàn)定位（診斷）或通過射線能量殺傷病變細(xì)胞（治療）。示例：FDG（氟代脫氧葡萄糖）含F(xiàn)-18，因腫瘤細(xì)胞代謝活躍大量攝取FDG，PET通過探測正電子湮滅的γ光子成像，用于腫瘤診斷；I-131標(biāo)記的碘化鈉被甲狀腺細(xì)胞攝取，通過β射線破壞甲狀腺組織，用于甲亢或甲狀腺癌治療。3.關(guān)鍵技術(shù)要求：-選址：需地質(zhì)穩(wěn)定（如結(jié)晶巖、黏土巖、鹽層），避免地震、斷層或地下水活躍區(qū)域，確保核素遷移路徑長（數(shù)萬年以上）。-工程屏障：包括乏燃料固化（如玻璃固化）、金屬包裝容器（如銅/鋼合金）、緩沖材料（如膨潤土），通過多重屏障阻滯放射性物質(zhì)釋放。-長期穩(wěn)定性：需模擬處置庫在地質(zhì)時間尺度（10^4-10^5年）內(nèi)的溫度、壓力、化學(xué)環(huán)境變化，驗(yàn)證屏障完整性及核素遷移速率低于安全閾值。4.基本原理：樣品經(jīng)中子照射后，其中穩(wěn)定核素吸收中子生成放射性核素，通過測量其衰變特征（如γ能譜）確定元素種類和含量。環(huán)境監(jiān)測應(yīng)用：可檢測土壤、水、大氣中的痕量元素（如重金屬、放射性核素），具有高靈敏度（可測ppb級）、非破壞性（樣品可重復(fù)分析）、多元素同時檢測等優(yōu)勢，用于評估污染來源及治理效果。四、綜合分析題1.觸發(fā)的安全措施及原理：-應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)（ECCS）：當(dāng)堆芯溫度升高，ECCS自動啟動，通過高壓注入泵向堆芯注入含硼水，吸收中子抑制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，并通過低壓冷卻劑再循環(huán)帶走余熱。-安全殼：作為最后一道物理屏障，密封的鋼/混凝土結(jié)構(gòu)可容納反應(yīng)堆破裂時釋放的放射性物質(zhì)，防止其擴(kuò)散至環(huán)境。-非能動安全技術(shù)（如AP1000）：利用重力、自然循環(huán)等被動機(jī)制（如堆芯補(bǔ)水箱、安全殼冷卻水箱），無需外部電源即可持續(xù)冷卻，避免因斷電導(dǎo)致的冷卻失效。改進(jìn)方向：-強(qiáng)化非能動安全系統(tǒng)的冗余設(shè)計，減少對主動設(shè)備（如泵、閥門）的依賴；-引入先進(jìn)傳感器和人工智能（AI）監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)時預(yù)測冷卻系統(tǒng)異常并提前干預(yù)；-優(yōu)化安全殼材料（如耐高壓、耐腐蝕的復(fù)合材料），提升極端事故下的密封性；-加強(qiáng)公眾溝通，通過透明化的事故模擬與應(yīng)急演練降低恐慌。2.應(yīng)用潛力：-偏遠(yuǎn)地區(qū)供電：SMR功率低（10-300MWe）、模塊化制造（可通過公路/鐵路運(yùn)輸），適合電網(wǎng)薄弱的偏遠(yuǎn)地區(qū)（如島嶼、礦區(qū)），替代高污染的柴油發(fā)電機(jī)。-工業(yè)供熱：部分SMR設(shè)計可同時提供電力和高溫蒸汽（如200-500℃），滿足化工、冶金等工業(yè)的供熱需求，減少化石燃料使用。-碳中和目標(biāo)：SMR作為基荷能源，運(yùn)行時無CO?排放，可與可再生能源（風(fēng)電、光伏）互補(bǔ)，保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定，加速能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。面臨挑戰(zhàn)：-法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)：現(xiàn)有核安全