2025年大學(xué)《核物理》專業(yè)題庫——核物理在環(huán)境保護與監(jiān)測中的作用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項前的字母填在題干后的括號內(nèi)）1.在核物理應(yīng)用中，利用放射性同位素進行標記以追蹤物質(zhì)遷移過程的原理主要基于：A.放射性衰變的統(tǒng)計規(guī)律B.核反應(yīng)的鏈式反應(yīng)C.放射性同位素的示蹤特性D.輻射對生物體的電離作用2.測量環(huán)境空氣中的氡（Rn-222）及其子體時，常用的探測器是：A.伽馬能譜儀B.液體閃爍計數(shù)器C.玻璃纖維濾膜結(jié)合伽馬能譜儀D.密封閃爍體探測器3.對于測量土壤中低濃度的天然放射性核素鈾（U）和釷（Th），以下哪種探測方法相對更優(yōu)？A.直接使用高靈敏度蓋革計數(shù)器B.化學(xué)分離后使用半導(dǎo)體探測器進行能譜分析C.簡單篩分后進行宏觀統(tǒng)計計數(shù)D.使用質(zhì)譜儀直接測定4.在進行水體放射性污染監(jiān)測時，測量飲用水中氚（Tritium,H-3）的常用方法是：A.氣相直接計數(shù)法B.液體閃爍計數(shù)法C.伽馬能譜法D.質(zhì)譜分析法5.以下哪種環(huán)境監(jiān)測活動通常與評估核設(shè)施運行對周邊居民造成的輻射劑量貢獻直接相關(guān)？A.空氣中放射性沉降物的監(jiān)測B.周邊地表水和土壤的常規(guī)放射性水平監(jiān)測C.居民生活區(qū)域空氣氡濃度的監(jiān)測D.以上所有6.放射性核素衰變時釋放的γ射線，其本質(zhì)是：A.電磁波B.帶電粒子流C.中性粒子流D.核子流7.在核輻射防護中，通常所說的“時間防護”是指：A.增加屏蔽物的厚度B.增加人與輻射源之間的距離C.縮短在輻射環(huán)境中的停留時間D.使用更有效的屏蔽材料8.用于測量環(huán)境樣品中放射性核素活度的伽馬能譜儀，其核心部件通常不包括：A.探測器（如高純鍺探測器）B.前置放大器C.單道分析器D.磁場分析單元9.標識放射性核素放射性強弱的基本物理量是：A.半衰期B.放射性活度C.粒子能量D.原子量10.在核事故應(yīng)急監(jiān)測中，優(yōu)先監(jiān)測的對象通常是：A.土壤中的天然放射性核素B.飲用水中的放射性核素C.空氣中的放射性氡及其子體D.食物鏈中的放射性核素二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在題號后的橫線上）1.核輻射對生物體的損傷主要是通過電離作用，直接或間接破壞細胞內(nèi)的______和______。2.國際單位制中，放射性活度的單位是______，1貝克勒爾（Bq）表示每秒發(fā)生______次核衰變。3.輻射防護中常提到的“ALARA”原則是指______。4.測量環(huán)境中放射性核素的γ能譜，可以通過分析譜線的______和______來確定核素種類及相對豐度。5.處理具有放射性的環(huán)境樣品時，必須嚴格遵守______和______原則，防止污染擴散。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述α、β、γ三種射線在穿透能力、電離能力和穿透防護材料方面的主要區(qū)別。2.簡述利用蓋革-米勒計數(shù)器測量環(huán)境樣品放射性活度時，可能遇到的主要干擾因素及其來源。3.簡述為什么在監(jiān)測水體中的放射性核素時，常常需要采集水樣進行過濾處理？4.簡述核物理技術(shù)在監(jiān)測生物體受放射性污染方面的一種具體應(yīng)用方法及其原理。四、計算題（共20分）1.某環(huán)境監(jiān)測站測得空氣中氡-222的濃度為100Bq/m3。假設(shè)氡-222的半衰期T?/?=3.82天。請計算：a)1立方米空氣中氡-222的放射性活度是多少居里（Ci）？（換算關(guān)系：1Ci=3.7×101?Bq）b)10天后，1立方米空氣中氡-222的放射性活度將減少到原來的多少？（結(jié)果保留兩位小數(shù)）五、論述題（共20分）結(jié)合具體實例，論述核物理技術(shù)在應(yīng)對核事故環(huán)境后果評估與監(jiān)測中的作用和重要性。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.B4.B5.D6.A7.C8.D9.B10.B二、填空題1.DNA；RNA2.貝克勒爾（Bq）；一3.盡可能合理地限制輻射劑量（Aslowasreasonablyachievable）4.位置（峰位）；強度（峰高或峰面積）5.安全；保密三、簡答題1.解析思路：區(qū)分三種射線的根本屬性。α射線是氦核，帶正電，質(zhì)量大，電離能力強但穿透能力最弱，用紙片即可阻擋。β射線是電子，帶負電（或正電），質(zhì)量很小，電離能力中等，穿透能力比α強，用鋁板或塑料可阻擋。γ射線是高能光子，不帶電，質(zhì)量極小，電離能力最弱但穿透能力最強，需要厚重的屏蔽材料（如鉛或混凝土）才能有效阻擋。答案要點：*穿透能力：γ>β>α*電離能力：α>β>γ*防護材料：γ（厚鉛/混凝土），β（鋁/塑料），α（紙/布）2.解析思路：蓋革計數(shù)器工作原理是氣體電離。分析可能的干擾來源：本底輻射（宇宙射線、天然放射性等）、樣品中非待測核素的放射性衰變產(chǎn)生的射線、環(huán)境電場或射頻干擾、計數(shù)器本身的老化或狀態(tài)不佳等。答案要點：*本底輻射干擾*樣品中其他核素衰變產(chǎn)生的干擾射線*環(huán)境電場或射頻（射頻）干擾*計數(shù)器本身性能漂移或老化3.解析思路：水體通常是復(fù)雜溶液，放射性核素可能以溶解態(tài)、膠體態(tài)或懸浮顆粒態(tài)存在。直接測量可能會因顆粒物對射線的散射和吸收導(dǎo)致讀數(shù)偏高或偏低且不穩(wěn)定。過濾可以去除懸浮顆粒，使放射性核素主要存在于濾膜或濾液上，便于進行準確的放射性測量（如濾膜伽馬能譜分析或濾液液閃計數(shù)）。答案要點：*水體中放射性核素存在形態(tài)復(fù)雜（溶解、膠體、懸?。?懸浮顆粒物會散射和吸收射線，影響測量準確性*過濾可以去除懸浮物，分離出待測核素，使測量結(jié)果更可靠4.解析思路：生物監(jiān)測是評估放射性污染對人體健康影響的重要手段。一種常見方法是測量生物體（如牛奶、蔬菜、食鹽、牲畜或人體組織樣本）中的放射性核素含量。原理是放射性核素通過環(huán)境介質(zhì)（水、土壤、空氣）進入生物體，并在體內(nèi)積累。測量生物樣本的放射性活度，可以反推環(huán)境污染水平，評估外部照射和內(nèi)部照射的貢獻，預(yù)測對人群健康的潛在風(fēng)險。答案要點：*方法：測量生物樣本（牛奶、蔬菜、牲畜、人體組織等）的放射性活度。*原理：放射性核素隨食物鏈或通過呼吸、皮膚進入生物體并積累。測量生物體放射性水平可反映環(huán)境污染狀況及潛在的內(nèi)部照射劑量。四、計算題1.解析思路：a.活度計算：使用公式A=Nλ=N/(T?/?*ln(2))，其中N是原子核數(shù)目，λ是衰變常數(shù)，T?/?是半衰期。由于濃度給出的是體積比活度（Bq/m3），我們可以認為測量的1m3空氣中含有的氡-222原子核數(shù)目N'是N=C*V=100Bq/m3*1m3=100Bq。衰變常數(shù)λ=ln(2)/T?/?=ln(2)/(3.82days*24hours/day*3600s/hour)。代入公式計算得到活度A(Bq)，再換算為Ci：A(Ci)=A(Bq)/(3.7×101?Bq/Ci)。b.半衰期衰變計算：利用公式N(t)=N?*e^(-λt)或N(t)/N?=e^(-λt)，其中N?是初始原子核數(shù)目（對應(yīng)初始活度），N(t)是時間t后的原子核數(shù)目（對應(yīng)活度）。由于是衰減過程，N(t)/N?=e^(-λt)=1/e^(λt)。計算10天后的衰變因子e^(-λt)，即1/e^(λ*10days)。計算過程：a)λ=ln(2)/(3.82*24*3600)≈1.854×10??s?1A=100Bq=100/(1.854×10??)≈5.39×10?BqA(Ci)=5.39×10?Bq/(3.7×101?Bq/Ci)≈1.46×10?3Ci(即1.46mCi)b)10天后衰變因子=e^(-λ*10*24*3600)=e^(-1.854×10??*10*24*3600)≈e^(-1.628)≈0.1978答案：a)1m3空氣中氡-222的活度為100Bq，約1.46mCi。b)10天后活度將減少到原來的0.1978或19.78%。五、論述題解析思路：核事故發(fā)生后，環(huán)境會受到放射性物質(zhì)污染，可能危及公眾健康和生態(tài)系統(tǒng)。核物理技術(shù)是快速、準確地評估污染范圍、程度和潛在風(fēng)險的核心手段。論述要點：*快速定位與評估：利用便攜式輻射監(jiān)測儀器（如劑量率儀、劑量個人計、伽馬能譜儀）可以快速掃描事故現(xiàn)場及周邊區(qū)域，確定放射性物質(zhì)釋放的位置、大致范圍和強度，為應(yīng)急決策提供依據(jù)。*污染物識別與分析：通過伽馬能譜分析或質(zhì)譜分析，可以識別環(huán)境樣品（空氣、水、土壤、植被）中存在的放射性核素種類及其豐度，判斷污染源的性質(zhì)（如是核燃料本身還是其裂變/衰變產(chǎn)物）。*劑量估算與風(fēng)險評價：測量環(huán)境介質(zhì)和居民受照劑量率，結(jié)合暴露時間、路徑選擇等參數(shù)，估算外部照射劑量。通過生物監(jiān)測（測量牛奶、農(nóng)作物、食品中的放射性）評估內(nèi)部照射劑量和放射性核素通過食物鏈遷移的情況。這些數(shù)據(jù)是評估事故對公眾健康造成短期和長期風(fēng)險（如癌癥發(fā)病