2025年考研核科學(xué)與技術(shù)專項(xiàng)訓(xùn)練試卷（含答案）考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（本大題共5小題，每小題2分，共10分。下列每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。請(qǐng)將所選項(xiàng)前的字母填在答題卡相應(yīng)位置。）1.放射性同位素衰變過程中，以下哪種衰變方式會(huì)導(dǎo)致原子核的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)同時(shí)減少？A.α衰變B.β?衰變C.β?衰變D.γ衰變2.在熱中子反應(yīng)堆中，下列哪種材料最常用作慢化劑？A.鋰石（Li?O）B.重水（D?O）C.鈹（Be）D.石墨（C）3.對(duì)于一個(gè)給定的放射性核素，其衰變常數(shù)（λ）和半衰期（T?/?）之間的關(guān)系是？A.λ=T?/?B.λ=ln(2)/T?/?C.λ=T?/?/ln(2)D.λT?/?=14.在輻射防護(hù)中，通常所說的“時(shí)間防護(hù)”指的是？A.增加屏蔽材料厚度B.改善通風(fēng)條件C.縮短接受輻射的時(shí)間D.使用個(gè)人劑量計(jì)監(jiān)測輻射5.下面哪種效應(yīng)不是核反應(yīng)堆中中子經(jīng)濟(jì)性（即維持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)能力）所關(guān)心的主要問題？A.中子泄漏B.中子吸收C.中子散射D.中子增殖因子二、填空題（本大題共5小題，每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填寫在答題卡相應(yīng)位置。）6.一個(gè)放射性核素的半衰期為10天，經(jīng)過30天后，該核素剩余的原子核占原有原子核的________。7.根據(jù)盧瑟福散射實(shí)驗(yàn)，可以估算出原子核的半徑，其數(shù)量級(jí)約為________米。8.核反應(yīng)堆中，控制棒的主要作用是吸收中子，以調(diào)節(jié)反應(yīng)堆的功率，常用的控制棒材料是具有高吸收截面且在中子輻照下不易產(chǎn)生腫脹的材料，例如________。9.輻射劑量單位“希沃特（Sv）”是吸收劑量的國際單位制單位，當(dāng)吸收劑量為1Sv時(shí)，如果輻射是α粒子，其生物效應(yīng)大約是相同吸收劑量的________倍。10.在核燃料循環(huán)中，將乏燃料從反應(yīng)堆中取出后，進(jìn)行初步處理以去除大部分長壽命裂變產(chǎn)物和actinides的過程稱為________。三、計(jì)算題（本大題共3小題，共30分。請(qǐng)寫出必要的公式、推導(dǎo)過程和計(jì)算結(jié)果。）11.（10分）某放射性樣品在初始時(shí)刻（t=0）的活度為A?=10?Bq，其衰變常數(shù)為λ=0.01s?1。求：a.10分鐘后樣品的活度是多少？b.樣品的半衰期是多少？12.（10分）一個(gè)熱中子反應(yīng)堆的堆芯體積為V=10m3，其中含有燃料棒，燃料棒的總面積為A=2m2，每個(gè)燃料棒的平均中子吸收截面為σ=1.0×10?2m2。假設(shè)反應(yīng)堆中子的宏觀吸收截面Σa=1.0×10?2m?1，中子源強(qiáng)度S=1.0×101?n/(cm3·s)。試估算該堆芯的中子泄漏率（即單位時(shí)間從單位面積堆芯邊界泄漏出去的中子數(shù)，單位：n/(cm2·s)）。假設(shè)中子在堆芯內(nèi)是各向同性均勻分布的。13.（10分）一個(gè)核反應(yīng)為：13?U+n→13?Xe+n+γ。已知13?U的原子量為237.048u，13?Xe的原子量為138.920u，中子的質(zhì)量為1.00867u，光子的能量為E=E?（假設(shè)反應(yīng)在動(dòng)量中心系中進(jìn)行，忽略γ光子的動(dòng)量）。設(shè)反應(yīng)前的中子能量為E?=2MeV。求該反應(yīng)的Q值（反應(yīng)釋放或吸收的能量，單位：MeV）。（可以使用1u≈931.5MeV/c2）四、簡答題（本大題共2小題，每小題10分，共20分。請(qǐng)簡要回答下列問題。）14.簡述α粒子、β?粒子、γ射線這三種射線在穿透能力、電離能力以及相互作用方式上的主要區(qū)別。15.核反應(yīng)堆為什么需要設(shè)置安全殼？安全殼的主要功能是什么？五、論述題（本大題共1小題，共20分。請(qǐng)就下列問題進(jìn)行論述。）16.結(jié)合核裂變過程和核反應(yīng)堆運(yùn)行的基本原理，論述核能利用過程中主要的放射性廢物來源及其潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，并簡述當(dāng)前核工業(yè)界為實(shí)現(xiàn)核能的可持續(xù)發(fā)展所采取的主要廢物管理措施。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.B4.C5.D二、填空題6.1/167.10?1?-10?128.硼（B）/鉻（Cr）/鎢（W）或其他有效控制棒材料9.1010.后處理（或熔鹽后處理、水法后處理等）三、計(jì)算題11.解：a.活度隨時(shí)間衰減公式：A(t)=A?e???t=10min=600sA(600)=10?*e??·?1*600=10?*e???=10?*(1/e)??≈10?*1.9×10?2?=1.9×10?2?Bqb.半衰期公式：T?/?=ln(2)/λ=0.693/0.01s?1=69.3s12.解：中子泄漏率Φ_leak=S*Σa/Σt其中Σt=Σa+Σs，Σs是散射截面。對(duì)于熱中子，散射截面Σs≈Σa。假設(shè)中子在堆芯內(nèi)是各向同性均勻分布，則宏觀吸收截面Σa≈宏觀散射截面Σs，因此Σt≈2Σa。Σt≈2*1.0×10?2m?1=2.0×10?2m?1Φ_leak=(1.0×101?n/(cm3·s))*(1.0×10?2m2/cm2)/(2.0×10?2m?1)*(10?cm2/m2)Φ_leak=(1.0×101?n/(m3·s))/(2.0×10?2m?1)*(10??m2/cm2)Φ_leak=(1.0×101?n/(m2·s))/2.0*10??Φ_leak=5.0×1021n/(m2·s)=5.0×101?n/(cm2·s)13.解：Q值計(jì)算公式：Q=(m?+m?-m?-m?)c2m?=137.048u,m?=138.920u,m?=1.00867u,m?=1.00867uQ=(137.048+1.00867-138.920-1.00867)*931.5MeV/c2Q=(138.05667-139.92867)*931.5MeV/c2Q=(-1.872)*931.5MeV/c2Q≈-1.745×103MeV=-1745MeV結(jié)果為負(fù)值，表示該反應(yīng)是吸能反應(yīng)，需要提供外部能量（大于1745MeV的中子）才能發(fā)生。四、簡答題14.答：α粒子：穿透能力最弱，僅幾厘米空氣或一張紙即可阻擋；電離能力最強(qiáng)，在空氣中可產(chǎn)生大量離子對(duì)；相互作用主要是庫侖散射。β?粒子：穿透能力中等，可穿透幾毫米鋁板或幾厘米組織；電離能力較弱，比α粒子少得多；相互作用主要是庫侖散射和電離，也可能發(fā)生俘獲。γ射線：穿透能力最強(qiáng)，可穿透很厚的屏蔽材料（如混凝土、鉛）；電離能力最弱，單位路徑長度產(chǎn)生的離子對(duì)最少；相互作用主要是光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和Pair生產(chǎn)。15.答：核反應(yīng)堆需要設(shè)置安全殼是為了防止內(nèi)部事故（如堆芯熔化、放射性物質(zhì)泄漏）造成的放射性外泄，保護(hù)人員安全和環(huán)境。安全殼的主要功能包括：1.牢固containment：能承受內(nèi)部的高溫高壓以及外部事故（如飛機(jī)撞擊、地震）的載荷，有效限制放射性物質(zhì)泄漏。2.防止擴(kuò)散：具備防滲漏和防腐蝕性能，確保長期有效密封。3.提供安全空間：與常規(guī)島和應(yīng)急電源系統(tǒng)配合，確保在事故工況下能維持安全殼內(nèi)人員的生存和設(shè)備運(yùn)行。五、論述題16.答：核能利用過程中的主要放射性廢物來源及其潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)：1.高放廢物（HLW）：主要來自核反應(yīng)堆的乏燃料。含有大量長壽命放射性核素，如鈾系和钚系核素。若處置不當(dāng)，可能通過地下水、空氣等途徑遷移，對(duì)環(huán)境和生物圈造成長期、潛在的輻射危害，特別是內(nèi)照射風(fēng)險(xiǎn)。2.中低放廢物（ILW/LLW）：包括反應(yīng)堆運(yùn)行過程中產(chǎn)生的廢液、設(shè)備活化產(chǎn)生的廢物、乏燃料后處理過程中的中間產(chǎn)品等。放射性水平相對(duì)較低，但產(chǎn)生量巨大。主要風(fēng)險(xiǎn)在于表面污染和短期輻射危害，需妥善收集、固化（如水泥、玻璃）和處置。3.負(fù)責(zé)任核工業(yè)活動(dòng)產(chǎn)生的其他放射性廢物：如礦冶過程產(chǎn)生的尾礦、退役核設(shè)施產(chǎn)生的廢物等。核工業(yè)界為實(shí)現(xiàn)核能的可持續(xù)發(fā)展所采取的主要廢物管理措施：1.精確選址與長期安全處置：高放廢物（特別是乏燃料）強(qiáng)調(diào)“深地質(zhì)處置”，選擇地質(zhì)條件穩(wěn)定、遠(yuǎn)離人口密集區(qū)的深層巖體進(jìn)行長期埋藏，依靠多重屏障系統(tǒng)（包裝容器、工程屏障、天然屏障）實(shí)現(xiàn)與環(huán)境的長期隔離。2.后處理與高級(jí)嬗變：發(fā)展后處理技術(shù)，從乏燃料中分離出有用的次級(jí)釷礦資源（如鈾、钚）和長壽命放射性廢物，減少最終高放廢物的體積和長期放射性。高級(jí)嬗變技術(shù)則旨在將長壽命放射性核素轉(zhuǎn)化為短壽命或穩(wěn)定核素。3.污染物管理與退役：對(duì)中低放廢物進(jìn)行分類、收集、固化、貯存和合規(guī)處置。對(duì)