2025年大學(xué)《核物理》專業(yè)題庫——核裂變反應(yīng)的應(yīng)急處理技術(shù)考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請將正確選項的字母填在題后括號內(nèi)）1.在核裂變應(yīng)急處理中，控制棒的主要作用是？A.提供中子源B.控制反應(yīng)堆功率C.引發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)D.冷卻堆芯2.當(dāng)反應(yīng)堆發(fā)生失水事故時，最重要的應(yīng)急目標(biāo)是？A.立即提高反應(yīng)堆功率B.盡快冷卻堆芯C.立即停堆D.隔離放射性物質(zhì)3.在核反應(yīng)堆應(yīng)急堆芯隔離（ECS）系統(tǒng)中，通常使用什么作為冷卻劑？A.壓力水B.重水C.沸水D.氦氣4.核應(yīng)急情況下，安全殼的主要功能是？A.使反應(yīng)堆功率穩(wěn)定B.防止放射性物質(zhì)外泄C.快速吸收中子D.提供反應(yīng)堆冷卻5.反應(yīng)堆發(fā)生堆芯熔化事故后，應(yīng)急處理的主要挑戰(zhàn)之一是？A.控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)失效B.燃料元件損壞C.難以有效移除衰變熱D.中子經(jīng)濟(jì)惡化6.核應(yīng)急響應(yīng)組織中，通常負(fù)責(zé)現(xiàn)場直接指揮的是？A.國家核安全局B.反應(yīng)堆運(yùn)行單位負(fù)責(zé)人C.現(xiàn)場應(yīng)急指揮官D.國際原子能機(jī)構(gòu)代表7.應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)在核電站應(yīng)急電源系統(tǒng)中處于什么地位？A.備用電源B.主要電源C.靜態(tài)電源D.動態(tài)電源8.以下哪項不是核裂變應(yīng)急處理的主要技術(shù)措施？A.控制棒插入B.緊急冷卻C.燃料添加D.中子屏蔽9.導(dǎo)致反應(yīng)堆次臨界狀態(tài)的主要措施是？A.插入大量控制棒B.提高反應(yīng)堆功率C.增加中子源強(qiáng)度D.減少慢化劑10.核應(yīng)急情況下，對人員和環(huán)境造成最大威脅的通常是？A.中子輻射B.γ射線輻射C.裂變碎片氣體D.長壽命放射性核素二、填空題（請將正確答案填在橫線上）1.核裂變應(yīng)急處理的首要目標(biāo)是防止堆芯熔化，這主要依賴于__________系統(tǒng)的有效運(yùn)行。2.在核反應(yīng)堆設(shè)計中，通過設(shè)置__________區(qū)域來限制裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的規(guī)模。3.緊急停堆系統(tǒng)（ECCS）通常包括高流量冷卻劑注入系統(tǒng)、__________和應(yīng)急電源系統(tǒng)等。4.安全殼是核電站的最后一道屏障，其主要設(shè)計目標(biāo)是在事故情況下保持__________的完整性。5.核應(yīng)急響應(yīng)通常遵循一個由內(nèi)到外的分級結(jié)構(gòu)，包括廠區(qū)、__________和廠區(qū)外區(qū)域。6.應(yīng)急情況下，對堆芯進(jìn)行有效冷卻的關(guān)鍵在于維持冷卻劑的__________和__________。7.核電站的靜態(tài)電源通常是指蓄電池組，它們在主電源和應(yīng)急電源喪失時提供短時間的__________。8.中子屏蔽在核應(yīng)急處理中對于保護(hù)__________和減少環(huán)境釋放至關(guān)重要。9.當(dāng)反應(yīng)堆發(fā)生功率快速升高時，除了插入控制棒外，還可以利用__________來吸收中子。10.核應(yīng)急準(zhǔn)備和響應(yīng)的核心文件是__________。三、簡答題（請簡潔明了地回答下列問題）1.簡述核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)失控與正常運(yùn)行的物理區(qū)別，以及應(yīng)急處理的主要目的。2.解釋控制棒在核裂變反應(yīng)堆應(yīng)急處理中的作用機(jī)制，并說明快速插入與手動插入/拔出的區(qū)別。3.簡述核反應(yīng)堆緊急冷卻系統(tǒng)（ECCS）的基本組成及其在失水事故中的作用。4.闡述核電站安全殼在應(yīng)急處理中的關(guān)鍵作用，以及它通常具備哪些設(shè)計特點。5.簡述核應(yīng)急響應(yīng)流程中的主要階段，并說明每個階段的核心任務(wù)。四、論述題（請圍繞下列主題進(jìn)行論述）1.假設(shè)某壓水堆發(fā)生主蒸汽管破裂事故，導(dǎo)致一回路冷卻劑大量流失。請分析該事故的典型特征、主要的應(yīng)急挑戰(zhàn)，并提出相應(yīng)的應(yīng)急處理措施及其原理。2.結(jié)合你所學(xué)的知識，論述核裂變反應(yīng)堆在應(yīng)急情況下，為了有效移除衰變熱，可以采取哪些技術(shù)手段？并比較這些手段的優(yōu)缺點和適用條件。3.從物理原理和工程設(shè)計的角度，分析為什么核電站需要設(shè)置多重安全屏障（如燃料元件、壓力容器、安全殼）來應(yīng)對核裂變反應(yīng)的潛在風(fēng)險？在應(yīng)急處理中，這些屏障各自扮演什么角色？試卷答案一、選擇題1.B2.B3.A4.B5.C6.C7.A8.C9.A10.C二、填空題1.緊急冷卻2.安全3.安全殼4.放射性物質(zhì)5.附近6.壓力，流動性7.電力8.人員9.慢化劑10.應(yīng)急計劃三、簡答題1.解析思路：首先要區(qū)分正常運(yùn)行和失控狀態(tài)下的中子密度、反應(yīng)率、功率水平等關(guān)鍵物理量的差異。正常運(yùn)行時，中子增殖系數(shù)小于1，功率穩(wěn)定；失控時，中子增殖系數(shù)大于1，功率急劇上升。應(yīng)急處理的目的就是迅速降低中子增殖系數(shù)（使反應(yīng)堆次臨界），控制并降低反應(yīng)堆功率，防止堆芯熔化、安全殼損壞等嚴(yán)重事故后果。*答案要點：物理區(qū)別在于中子增殖系數(shù)和功率水平。正常運(yùn)行時<1，功率穩(wěn)定；失控時>1，功率急劇上升。應(yīng)急處理目的是降低中子增殖系數(shù)至<1，控制功率，防止堆芯熔化等后果。2.解析思路：控制棒通過吸收中子來控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。插入時吸收中子，使反應(yīng)堆功率下降或停堆；拔出時減少中子吸收，使反應(yīng)堆功率回升?？焖俨迦胧菫榱嗽谧疃虝r間內(nèi)使反應(yīng)堆次臨界，用于緊急停堆和防止失控。手動插入/拔出則用于功率調(diào)節(jié)或在特定情況下緩慢改變反應(yīng)堆狀態(tài)。*答案要點：控制棒通過吸收中子控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。插入降低功率/停堆，拔出增加功率?？焖俨迦胗糜诰o急停堆，手動操作用于功率調(diào)節(jié)或緩慢改變狀態(tài)。3.解析思路：ECCS是為應(yīng)對失水事故設(shè)計的備用冷卻系統(tǒng)?；窘M成通常包括注入冷卻劑的泵、管道，以及連接到反應(yīng)堆冷卻回路的安全殼內(nèi)部或外部接口。其主要作用是在主冷卻回路失效后，向堆芯注入大量冷卻劑，維持堆芯冷卻，防止堆芯過熱熔化。*答案要點：ECCS主要由泵、管道及連接接口組成。作用是在主冷卻系統(tǒng)失效后，向堆芯注入冷卻劑，防止堆芯過熱。4.解析思路：安全殼是核電站最外層屏障，設(shè)計用于包容放射性物質(zhì)，防止其在正常運(yùn)行和事故工況下泄漏到環(huán)境中。它具有高強(qiáng)度、高密封性，并能承受內(nèi)部壓力和外部沖擊。在應(yīng)急處理中，其關(guān)鍵作用是在事故（如堆芯熔化）發(fā)生時，限制放射性物質(zhì)的擴(kuò)散，保護(hù)人員、環(huán)境和公眾安全。*答案要點：關(guān)鍵作用是包容放射性物質(zhì)，防止泄漏。設(shè)計特點包括高強(qiáng)度、高密封性，能承受內(nèi)外壓力。應(yīng)急中用于限制事故后果，保護(hù)人員與環(huán)境。5.解析思路：核應(yīng)急響應(yīng)流程通常包括監(jiān)測預(yù)警、應(yīng)急狀態(tài)決策、應(yīng)急措施實施、信息發(fā)布、人員疏散/防護(hù)、事故評估等階段。核心任務(wù)分別是：監(jiān)測異常、判斷狀態(tài)、執(zhí)行預(yù)案（如停堆、冷卻）、告知公眾、保護(hù)人員、分析后果。*答案要點：主要階段：監(jiān)測預(yù)警、應(yīng)急狀態(tài)決策、應(yīng)急措施實施、信息發(fā)布、人員疏散/防護(hù)、事故評估。核心任務(wù)：監(jiān)測、決策、行動、溝通、防護(hù)、評估。四、論述題1.解析思路：分析主蒸汽管破裂事故的特征：瞬間大量冷卻劑流失，堆芯快速過熱，反應(yīng)堆功率可能急劇升高。主要挑戰(zhàn)：防止堆芯熔化、控制高功率、處理大量放射性釋放物、維持安全殼完整性。應(yīng)急措施：立即插入控制棒停堆、啟動ECCS緊急冷卻、隔離安全殼、啟動應(yīng)急電源、監(jiān)測環(huán)境、采取防護(hù)措施。*答案要點：特征：大量冷卻劑流失，堆芯過熱，功率可能升高。挑戰(zhàn)：防熔化，控功率，處理釋放物，保安全殼。措施：停堆（控棒），冷卻（ECCS），隔離，電源，監(jiān)測，防護(hù)。2.解析思路：移除衰變熱的主要手段包括：利用剩余冷卻劑（如ECCS），利用安全殼冷卻劑系統(tǒng)，利用蒸汽發(fā)生器（二回路），利用衰變熱排出系統(tǒng)（RHR），以及在安全情況下利用自然循環(huán)冷卻。優(yōu)缺點比較需結(jié)合具體系統(tǒng)：ECCS容量有限，但快速有效；安全殼冷卻劑系統(tǒng)是長期方案；蒸汽發(fā)生器依賴二回路；RHR適用于特定堆型；自然循環(huán)冷卻受功率水平和溫度影響。適用條件取決于事故狀態(tài)、可用資源和時間尺度。*答案要點：主要手段：ECCS，安全殼冷卻，蒸汽發(fā)生器，RHR，自然循環(huán)。優(yōu)缺點：ECCS快速但容量有限，安全殼冷卻長期，蒸汽發(fā)生器依賴二回路等。適用條件因具體情況而異。3.解析思路：物理原理上，核裂變會產(chǎn)生大量中子和γ射線，以及具有放射性的裂變碎片和活化產(chǎn)物，這些都需要有效屏蔽。工程設(shè)計上，燃料元件包殼（第一道屏障）包容放射性物質(zhì)，壓力容器（第二道屏障）承受高溫高壓并限制物質(zhì)泄漏，安全殼（第三道屏障）具有高強(qiáng)度和密閉性，能在