2025年大學(xué)《核物理》專業(yè)題庫——核物理學(xué)在能源開發(fā)中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項的字母填在題后的括號內(nèi)）1.在核反應(yīng)堆中，維持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)主要依靠的是哪個物理過程？A.核聚變B.核衰變C.中子被原子核俘獲D.中子誘發(fā)裂變2.下列哪種核燃料是目前商業(yè)核電站最主要使用的？A.钚-239B.鈾-233C.鈾-235D.氘3.標(biāo)識放射性核素活度國際單位制單位的是？A.庫侖B.焦耳C.貝克勒爾D.居里4.核反應(yīng)堆中，用于吸收中子以控制反應(yīng)堆功率的設(shè)備是？A.核燃料B.控制棒C.中子反射器D.冷卻劑5.下列哪種反應(yīng)堆類型通常使用重水作為慢化劑和冷卻劑？A.壓水堆B.沸水堆C.重水堆D.堆內(nèi)換料堆6.核能發(fā)電過程中，能量轉(zhuǎn)換的主要環(huán)節(jié)依次是？A.核能→內(nèi)能→機械能→電能B.核能→光能→內(nèi)能→電能C.內(nèi)能→核能→機械能→電能D.電能→內(nèi)能→核能→機械能7.在核燃料循環(huán)中，將天然鈾濃縮成濃縮鈾的步驟稱為？A.后處理B.萃取C.濃縮D.成型8.對于核裂變產(chǎn)生的長壽命放射性核廢料，目前廣泛采用的處置方法是？A.大氣排放B.深層地質(zhì)處置C.大洋處置D.深井處置9.核電站產(chǎn)生的主要環(huán)境輻射影響通常是？A.產(chǎn)生大量的熱污染B.向大氣排放放射性塵埃C.向周圍水體排放放射性物質(zhì)D.電磁輻射泄漏10.與傳統(tǒng)火電相比，核能發(fā)電最主要的優(yōu)點之一是？A.運行成本低B.能源資源幾乎無限C.不會產(chǎn)生溫室氣體排放D.建設(shè)周期較短二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填在題中的橫線上）1.核裂變過程中，一個重核分裂成兩個中等質(zhì)量的核，同時釋放出和中子。2.根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程E=mc2，核反應(yīng)中質(zhì)量的減少（質(zhì)量虧損）轉(zhuǎn)化為巨大的能量。3.核反應(yīng)堆中常用的慢化劑有水和石墨，其作用是。4.核燃料后處理技術(shù)的主要目的是從乏燃料中分離出可重新使用的鈾和钚，并處理長壽命放射性廢料。5.輻射防護的基本原則是時間防護、距離防護和。6.核能發(fā)電的效率通常指熱功率輸出與核燃料核裂變釋放總能量的百分比，目前商業(yè)核電站的凈電效率一般在。7.氫核聚變被認為是未來潛在的清潔能源，其主要反應(yīng)原料是和。三、簡答題（每小題5分，共20分）1.簡述核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)能夠持續(xù)進行的條件。2.與核裂變相比，核聚變反應(yīng)有哪些主要的優(yōu)點？3.解釋什么是核燃料的燃耗，并說明其物理意義。4.簡述核電站中控制棒的作用。四、計算題（每小題10分，共20分）1.已知鈾-235的半衰期約為7.04×10?年，求其衰變常數(shù)（λ）。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）2.某核反應(yīng)堆功率為1000MW（兆瓦），假設(shè)核燃料的凈熱效率為33%，反應(yīng)堆中鈾-235的裂變熱釋放率為每個核子約200MeV。求該反應(yīng)堆每秒大約有多少個鈾-235核發(fā)生裂變？（結(jié)果用科學(xué)計數(shù)法表示）五、論述題（10分）結(jié)合核能發(fā)電的原理和特點，論述發(fā)展核能技術(shù)在應(yīng)對全球氣候變化方面可能扮演的角色及其面臨的主要挑戰(zhàn)。試卷答案一、選擇題1.D2.C3.C4.B5.C6.A7.C8.B9.C10.C二、填空題1.中子2.能量3.使快中子減速為熱中子，以便被核燃料吸收引發(fā)裂變4.回收5.屏蔽防護6.30%-35%7.氘、氚三、簡答題1.①鈾-235或钚-239等易裂變核素的富集度足夠高（臨界濃度）；②中子飛行時間足夠短，以維持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)；③中子漏出率低，足夠多的中子被燃料吸收引發(fā)裂變。2.①產(chǎn)物是穩(wěn)定的氦核和自由中子，無長壽命放射性廢料；②資源豐富，海水中氘資源巨大；③能量密度極高；④反應(yīng)條件相對較易實現(xiàn)（熱核聚變）。3.核燃料燃耗是指核燃料在反應(yīng)堆中發(fā)生核裂變反應(yīng)所消耗的核燃料數(shù)量或程度。通常用單位質(zhì)量燃料（如1kg鈾-235）所釋放的能量（如兆瓦時MWh）或裂變的核子數(shù)來表示，反映了燃料的利用效率。4.控制棒是由能強烈吸收中子的材料（如鎘、硼）制成的可插入或拔出反應(yīng)堆堆芯的棒狀物。通過控制插入深度來調(diào)節(jié)吸收中子的數(shù)量，從而控制反應(yīng)堆的中子經(jīng)濟，進而調(diào)節(jié)反應(yīng)堆的功率輸出或使反應(yīng)堆停堆。四、計算題1.解：衰變常數(shù)λ=ln(2)/T?λ=0.693/(7.04×10?年×365天/年×24小時/天×3600秒/小時)λ≈1.24×10?1?s?12.解：①總熱功率P_thermal=1000MW=1×10?W②每秒產(chǎn)生的內(nèi)能E_thermal_per_sec=P_thermal=1×10?J/s③每個核子裂變釋放能量E_per_fission=200MeV=200×1.6×10?1?J=3.2×10?11J④每秒裂變的鈾核數(shù)N_fissions_per_sec=E_thermal_per_sec/E_per_fissionN_fissions_per_sec=(1×10?J/s)/(3.2×10?11J/fission)N_fissions_per_sec≈3.1×101?fissions/s五、論述題核能發(fā)電通過核裂變釋放巨大能量，產(chǎn)生電能，其過程幾乎不產(chǎn)生二氧化碳等溫室氣體，因此在應(yīng)對全球氣候變化方面具有重要作用。它可以為電力系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的基荷電力，減少對化石燃料的依賴，從而降低碳排放。發(fā)展核能技術(shù)有助于構(gòu)建清潔低碳的能源結(jié)構(gòu)。然而，核能發(fā)展也面臨諸多挑戰(zhàn)：①核安全風(fēng)險，雖然概率低但后果嚴重，需要持續(xù)投入大量