2025年大學(xué)《核物理》專業(yè)題庫——核技術(shù)在先進(jìn)制造業(yè)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(xiàng)的字母填在題后的括號內(nèi)）1.在核反應(yīng)堆中，中子經(jīng)濟(jì)性通常用（）來衡量。A.中子通量密度B.燃料棒功率C.系數(shù)kD.減速劑的吸收截面2.用于制造半導(dǎo)體探測器的主要材料是（）。A.鈾氧化物B.鍺或硅C.鎢D.鋁3.在輻射加工中，用于產(chǎn)生高能β射線的放射性同位素通常是（）。A.鍶-90B.鈷-60C.銫-137D.氚4.X射線探傷（RT）與γ射線探傷（NRT）相比，其主要優(yōu)勢在于（）。A.便攜性好B.透射深度更大C.設(shè)備成本更低D.對鐵磁性材料影響小5.輻照交聯(lián)電線電纜的主要目的是（）。A.消除內(nèi)應(yīng)力B.提高耐腐蝕性和絕緣性能C.改善導(dǎo)電性D.延長使用壽命（非性能提升）6.根據(jù)核衰變定律，放射性物質(zhì)的衰變常數(shù)（λ）與半衰期（T?）的關(guān)系是（）。A.λ=T?B.λ=ln(2)/T?C.λT?=1D.λT?=ln(2)7.在核反應(yīng)堆的冷卻系統(tǒng)中，常使用重水（D?O）作為冷卻劑，其主要原因是（）。A.導(dǎo)熱性好B.中子慢化效果好且吸收截面小C.便宜易得D.沸點(diǎn)高8.核磁共振（NMR）成像技術(shù)主要依賴于原子核的（）特性。A.放射性B.原子量C.自旋D.磁矩9.輻射對材料可能造成的損傷形式不包括（）。A.晶格缺陷B.化學(xué)鍵斷裂C.新相生成D.晶粒長大（非輻照直接引起）10.在活化分析中，被分析樣品自身不包含放射性，而是通過輻照使其（）。A.發(fā)生裂變B.發(fā)生衰變C.含有放射性D.發(fā)生化學(xué)反應(yīng)二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.β衰變過程中，原子核的質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)______。2.輻射加工中，通常用______來衡量輻射場中單位面積、單位時間內(nèi)通過的電離粒子對數(shù)。3.核無損檢測（NDT）的主要目的是在______條件下探測材料內(nèi)部的缺陷或性質(zhì)變化。4.放射性同位素?zé)嵩蠢梅派湫院怂プ冡尫诺腳_____來加熱周圍介質(zhì)。5.半導(dǎo)體探測器的工作原理基于帶電粒子在半導(dǎo)體材料中損失能量時產(chǎn)生的______效應(yīng)。6.輻照滅菌通常使用______或電子束作為輻射源。7.根據(jù)朗伯定律，射線穿過物質(zhì)層后的強(qiáng)度衰減與吸收物質(zhì)的______成正比。8.中子射線照相主要用于檢測______材料制成的結(jié)構(gòu)件內(nèi)部的缺陷。9.放射性示蹤技術(shù)利用放射性核素作為______，來研究物質(zhì)在體系中的遷移和轉(zhuǎn)化。10.輻照接枝是一種通過輻射引發(fā)單體在聚合物鏈上______的技術(shù)，以改善材料的性能。三、簡答題（每題5分，共15分。請簡要回答下列問題）1.簡述γ射線與X射線在產(chǎn)生機(jī)制和特性上的主要區(qū)別。2.簡述輻射加工對高分子材料進(jìn)行改性的基本原理。3.簡述射線透射測厚的基本原理及其在工業(yè)測量中的應(yīng)用。四、計算題（每題10分，共20分。請列出計算過程并給出結(jié)果）1.某放射性同位素的半衰期為5天?，F(xiàn)有一該同位素的樣品，初始活度為1×1012Bq。計算：a.3天后樣品的活度剩余多少？b.樣品活度衰減到初始值的1%需要多長時間？2.一束強(qiáng)度為1×10?R/h的γ射線輻照某種材料，材料的線吸收劑量率為0.5Gy/h。假設(shè)γ射線在材料中的衰減符合朗伯定律，且材料厚度為5cm。計算：a.出射端γ射線的強(qiáng)度是多少？b.材料對γ射線的平均吸收劑量是多少戈瑞（Gy）？五、論述題（15分。請結(jié)合具體應(yīng)用實(shí)例，論述核技術(shù)在先進(jìn)制造業(yè)中解決某一具體問題的優(yōu)勢。）以核無損檢測（NDT）技術(shù)為例，論述其在檢測先進(jìn)復(fù)合材料（如碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料）內(nèi)部缺陷方面相比傳統(tǒng)方法（如超聲波、渦流）具有哪些獨(dú)特優(yōu)勢，并分析其面臨的挑戰(zhàn)。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.A4.B5.B6.B7.B8.D9.D10.C二、填空題1.改變（或增加/減少）2.照射量率（或曝光量率）3.不破壞（或無損）4.熱能（或能量）5.內(nèi)光電（或光電）6.γ射線（或鈷-60）7.厚度8.金屬（或合金）9.標(biāo)記物（或示蹤劑）10.接枝（或引發(fā)接枝反應(yīng)）三、簡答題1.解析思路：區(qū)分產(chǎn)生機(jī)制是關(guān)鍵。γ射線是放射性原子核衰變時釋放的電磁波，是核過程產(chǎn)物；X射線是高速電子轟擊原子核或原子殼層時產(chǎn)生的電磁波，是物理過程產(chǎn)物。通常γ射線能量更高，穿透力更強(qiáng)；X射線產(chǎn)生設(shè)備更便攜，能量范圍更寬可調(diào)。2.解析思路：核輻射（如高能電子、離子、γ射線）具有足夠的能量打斷聚合物分子鏈上的化學(xué)鍵，產(chǎn)生大量的自由基。這些活性自由基可以引發(fā)單體與聚合物鏈發(fā)生接枝反應(yīng)，或在聚合物內(nèi)部交聯(lián)，從而改變材料的微觀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提升宏觀性能。3.解析思路：射線透射測厚利用了射線穿透物質(zhì)的原理。當(dāng)強(qiáng)度均勻的射線穿過待測物體時，物體的厚度和密度會導(dǎo)致射線強(qiáng)度衰減。通過測量透射射線的強(qiáng)度，并根據(jù)已知射線的衰減規(guī)律（如朗伯定律），可以計算出物體的厚度。在工業(yè)中常用于金屬板材、塑料薄膜等的厚度在線連續(xù)測量。四、計算題1.解析思路：a題應(yīng)用放射性衰變定律N(t)=N?e^(-λt)或N(t)=N?(1/2)^(t/T?)，需先求出衰變常數(shù)λ=ln(2)/T?。b題同樣用衰變定律，求t使得N(t)/N?=0.01，從而t=ln(0.01)/λ。a.λ=ln(2)/5天≈0.1386/天。N(3天)=1×1012*e^(-0.1386*3)≈5.48×101?Bq。b.t=ln(0.01)/0.1386/天≈13.86天。2.解析思路：a題應(yīng)用朗伯定律I=I?*e^(-μx)，其中I?是入射端強(qiáng)度，μ是線性衰減系數(shù)，x是材料厚度。需先求μ=D/d，其中D是吸收劑量，d是劑量率乘以時間（即D=0.5Gy/h*1h=0.5Gy）。I=1×10?*e^(-0.5*5/0.5)=1×10?*e^(-5)≈6.74×10?3R/h。b.平均吸收劑量D=劑量率d=0.5Gy/h。五、論述題解析思路：*優(yōu)勢論述：針對先進(jìn)復(fù)合材料（如碳纖維復(fù)合材料）的特殊性：其內(nèi)部缺陷（如分層、孔隙、纖維斷裂、脫粘）往往不是導(dǎo)電體或磁性體，傳統(tǒng)超聲和渦流方法對其檢測效果有限。核NDT技術(shù)，特別是中子射線照相（NRT）和射線透射（RT），具有穿透性強(qiáng)、可檢測內(nèi)部體積缺陷（如孔隙、密度變化）的能力。中子對含氫材料（如樹脂基體）的相互作用顯著，可用于區(qū)分不同組分或檢測含氫缺陷。γ射線穿透力強(qiáng)，適用于大尺寸構(gòu)件的檢測。這些方法通常非接觸、速度較快，且對材料本身（除輻照劑量外）無顯著損傷。*挑戰(zhàn)分析：主要挑戰(zhàn)包括：1）中子源（特別是高通量源）體積大、成本高、需要特殊屏蔽和安全防護(hù)；2）γ射