2025年大學(xué)《核物理》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——核技術(shù)在城市建筑中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)）1.放射性同位素鈷-60主要用于工業(yè)輻照，其半衰期約為5.27年。一個(gè)初始活度為1000Ci的鈷-60源，經(jīng)過(guò)()年后，其活度將衰減到約250Ci。A.5.27B.10.54C.15.81D.20.92.在城市建筑物的中子射線探傷中，通常選用快中子源，這是因?yàn)榭熘凶泳哂?)。A.較高的電離本領(lǐng)B.較強(qiáng)的穿透能力，能探測(cè)較厚的材料C.更長(zhǎng)的半衰期D.更容易獲取和制備3.伽馬射線在穿透物質(zhì)時(shí)會(huì)發(fā)生衰減，其線性衰減系數(shù)與物質(zhì)的()有關(guān)。A.密度B.材料的放射性活度C.射線能量D.以上都是4.利用放射性同位素輻照可以使混凝土的密實(shí)度增加，這主要是因?yàn)檩椪漳?)。A.直接提高水泥的水化程度B.殺滅混凝土中的細(xì)菌C.使混凝土中的氫原子形成氚，增加質(zhì)量D.破壞混凝土晶體結(jié)構(gòu)，使其重新排列變得更加致密5.在核設(shè)施周?chē)M(jìn)行輻射監(jiān)測(cè)時(shí)，常用的個(gè)人劑量計(jì)是()。A.中子劑量?jī)xB.伽馬劑量（率）儀C.膜片劑量計(jì)D.固體劑量計(jì)6.對(duì)于城市建筑中的放射源（如密封源）安全管理，最重要的原則是()。A.確保源在運(yùn)輸過(guò)程中的安全B.建立完善的輻射防護(hù)設(shè)施C.嚴(yán)格控制源的領(lǐng)用、使用和歸還流程，防止失控和丟失D.定期對(duì)源進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)7.輻射對(duì)建筑材料的性能影響可能包括()。A.提高材料的抗拉強(qiáng)度B.改變材料的放射性水平C.降低材料的耐久性D.使材料透明化8.在城市地下管線探測(cè)中，中子射線成像技術(shù)比伽馬射線透照技術(shù)更具優(yōu)勢(shì)，主要是因?yàn)?)。A.中子能更有效地探測(cè)輕元素組成的管線（如塑料管）B.中子射線的穿透深度更淺C.中子射線對(duì)人體傷害更大D.中子射線成像設(shè)備更便宜9.放射性同位素?zé)犭娕迹≧TD）在建筑環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用主要是利用了()的原理。A.放射性衰變熱B.射線與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生的熱量C.放射源與測(cè)溫元件之間的熱傳導(dǎo)D.射線照射引起材料電阻變化的熱電效應(yīng)10.評(píng)估一項(xiàng)核技術(shù)在城市建筑中應(yīng)用的環(huán)境影響，需要考慮的主要因素包括()。A.放射性廢物的產(chǎn)生量及處理方式B.運(yùn)行過(guò)程中可能產(chǎn)生的輻射泄漏C.對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境的潛在影響D.以上都是二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在題中的橫線上）1.放射性衰變遵循________定律，即放射性衰變率與該時(shí)刻放射性原子核的數(shù)量成正比。2.射線在物質(zhì)中傳播時(shí)，其強(qiáng)度會(huì)隨距離的增加而減弱，這種現(xiàn)象稱(chēng)為_(kāi)_______效應(yīng)。3.用于輻射防護(hù)的屏蔽材料，通常選擇吸收本領(lǐng)強(qiáng)的材料，如鉛、混凝土或水，主要利用了________吸收原理。4.混凝土輻照固化技術(shù)主要是利用高能射線打破材料中的化學(xué)鍵，增加分子間作用力，從而提高材料的________和________。5.標(biāo)識(shí)一種放射性同位素需要指明其________（質(zhì)子數(shù)）和________（中子數(shù)或質(zhì)量數(shù)）。6.無(wú)損檢測(cè)（NDT）技術(shù)的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是可以在不損壞________的情況下檢測(cè)材料內(nèi)部或結(jié)構(gòu)缺陷。7.放射性活度的國(guó)際單位制單位是________，常用單位還有________。8.建筑物內(nèi)用于屏蔽中子的材料，通常需要選擇含有________元素（如氫、硼、鋰）的材料，利用其與中子發(fā)生________反應(yīng)。9.在進(jìn)行建筑輻射防護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)輻射源的種類(lèi)、活度、工作方式以及人員受照條件，確定合理的________距離和屏蔽厚度。10.放射性同位素示蹤技術(shù)利用放射性示蹤劑的________特性，在建筑材料的物理、化學(xué)或生物過(guò)程中進(jìn)行追蹤和測(cè)量。三、計(jì)算題（每題10分，共30分）1.一批出廠的鈷-60源，其活度為1.0×101?Bq。已知鈷-60的半衰期為5.27年，試計(jì)算：(1)3年后該源的活度是多少？(2)該源的放射性強(qiáng)度降低到原始值的1/16需要多少時(shí)間？2.假設(shè)中子在混凝土中的平均射程為5cm。為了將中子源附近（距離源1cm處）的劑量率降低到規(guī)定限值的1/10，需要在該處放置一塊厚度為多少的混凝土屏蔽層？（假設(shè)混凝土對(duì)中子的吸收分?jǐn)?shù)為0.1，且屏蔽層厚度遠(yuǎn)小于中子射程，可以使用一維衰減公式近似計(jì)算）3.某建筑項(xiàng)目使用放射性同位素氚（3H）作為示蹤劑研究水分在混凝土中的遷移過(guò)程。已知在實(shí)驗(yàn)條件下，混凝土對(duì)氚的比解吸率（單位質(zhì)量混凝土解吸的氚量）為2.0×10??mol/(kg·d)。如果在混凝土中注入了3.0×10?Bq的氚，混凝土的總質(zhì)量為500kg。試計(jì)算：(1)注入氚的初始比活度是多少？（單位：Bq/kg）(2)經(jīng)過(guò)10天后，從混凝土中解吸出來(lái)的氚的量是多少？（假設(shè)解吸過(guò)程符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)，解吸率恒定）四、簡(jiǎn)答題（每題10分，共30分）1.簡(jiǎn)述伽馬射線透照技術(shù)在檢測(cè)城市建筑鋼結(jié)構(gòu)焊縫質(zhì)量方面的基本原理及其主要優(yōu)缺點(diǎn)。2.解釋什么是混凝土的輻照固化？其原理是什么？在實(shí)際工程應(yīng)用中需要注意哪些主要問(wèn)題？3.在城市建筑中使用放射性同位素（如密封源）進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)或環(huán)境監(jiān)測(cè)時(shí)，必須采取哪些主要的輻射防護(hù)措施來(lái)保護(hù)工作人員和環(huán)境？五、論述題（15分）結(jié)合你所學(xué)的核物理知識(shí)和核技術(shù)應(yīng)用知識(shí)，論述核技術(shù)在現(xiàn)代城市建筑中扮演著怎樣的角色？請(qǐng)至少列舉三種具體的應(yīng)用實(shí)例，并簡(jiǎn)要說(shuō)明每種應(yīng)用的基本原理及其對(duì)城市建設(shè)和居民生活可能帶來(lái)的益處和潛在風(fēng)險(xiǎn)。試卷答案一、選擇題1.B2.B3.D4.D5.D6.C7.B8.A9.D10.D二、填空題1.指數(shù)2.衰減3.電離輻射4.強(qiáng)度，耐久性5.質(zhì)子數(shù)，質(zhì)量數(shù)6.材料或結(jié)構(gòu)7.貝可勒爾（Bq），居里（Ci）8.氫，散射9.控制距離10.放射性三、計(jì)算題1.(1)3.2×10?Bq(2)16.82年解析思路：(1)利用衰變公式N(t)=N?e^(-λt)，其中λ=ln(2)/T?=ln(2)/5.27年。t=3年。計(jì)算得到N(3)后，活度A(t)=λN(t)。(2)利用半衰期公式T?=ln(2)/λ，要求活度降至原始值的1/16，即經(jīng)過(guò)n=4個(gè)半衰期，時(shí)間t=nT?=4*5.27年。2.6.9cm解析思路：假設(shè)中子在屏蔽層中做勻速直線運(yùn)動(dòng)，每次與原子核相互作用后發(fā)生散射改變方向，但平均前進(jìn)距離仍為射程R。要使出射劑量率降至初始值的1/10，意味著只有1/10的中子穿透了屏蔽層。根據(jù)一維衰減公式I=I?e^(-μx)，其中μ=-ln(穿透比)=-ln(1/10)=ln(10)。x為屏蔽層厚度。解出x。3.(1)1.5×1012Bq/kg(2)5.4×10?Bq解析思路：(1)比活度A=活度/質(zhì)量=3.0×10?Bq/500kg。(2)一級(jí)動(dòng)力學(xué)解吸量Q(t)=Q?(1-e^(-kt))，其中k為解吸速率常數(shù)，k=1/解吸半衰期。由Q?(1-e^(-k*10))=5.4×10?Bq。需要先根據(jù)比解吸率計(jì)算k(mol/(kg·d))轉(zhuǎn)換為Bq/(kg·d)再計(jì)算解吸量。注意單位換算：1mol3H≈3.7×101?Bq。四、簡(jiǎn)答題1.原理：利用伽馬射線具有很強(qiáng)的穿透能力，能夠穿透建筑鋼結(jié)構(gòu)，射線在穿過(guò)焊縫時(shí)，如果存在缺陷（如氣孔、裂紋），射線會(huì)因散射或被缺陷阻擋而衰減增強(qiáng)或路徑改變。通過(guò)在背面放置探測(cè)器和接收信號(hào)（如光子計(jì)數(shù)或成像），可以判斷焊縫內(nèi)部是否存在缺陷及其大致位置和尺寸。優(yōu)點(diǎn)：非破壞性檢測(cè)，可檢測(cè)厚部件，設(shè)備相對(duì)便攜，對(duì)環(huán)境要求不高。缺點(diǎn)：對(duì)缺陷的定性、定量分析能力有限，可能受材料厚度、密度、成分影響較大，對(duì)操作人員有輻射防護(hù)要求。2.原理：利用高能射線（如伽馬射線或中子射線）輻照混凝土，射線與混凝土中的水分子、水泥礦物等發(fā)生作用（如電離、激發(fā)），打斷部分化學(xué)鍵，破壞原有的分子結(jié)構(gòu)，同時(shí)促進(jìn)水泥水化反應(yīng)或生成新的穩(wěn)定化合物，從而使混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)減小，密度增大，強(qiáng)度和抗?jié)B性得到提高。注意問(wèn)題：控制合適的輻照劑量，過(guò)高可能導(dǎo)致材料性能劣化；注意輻照過(guò)程中的溫度控制和均勻性；關(guān)注輻照可能引入的放射性物質(zhì)及其長(zhǎng)期影響；確保操作人員和環(huán)境安全。3.防護(hù)措施：*時(shí)間防護(hù)：盡可能縮短工作人員接觸放射源的時(shí)間。*距離防護(hù)：增加工作人員與放射源之間的距離，利用平方反比定律降低劑量率。*屏蔽防護(hù)：在放射源與人員之間設(shè)置合適的屏蔽材料（如鉛、混凝土、水）吸收或散射射線。*工程防護(hù)：合理布置放射源位置，設(shè)置防護(hù)屏障、隔離區(qū)、控制門(mén)等，限制人員進(jìn)入。*個(gè)人防護(hù)：工作人員佩戴個(gè)人劑量計(jì)監(jiān)測(cè)受照劑量，必要時(shí)佩戴防護(hù)眼鏡、手套等。*管理防護(hù)：制定嚴(yán)格的操作規(guī)程和安全管理制度，加強(qiáng)人員培訓(xùn)和意識(shí)教育，定期進(jìn)行安全檢查和應(yīng)急演練。五、論述題核技術(shù)在現(xiàn)代城市建筑中扮演著不可或缺的角色，它在提高建筑安全、性能、質(zhì)量和效率等方面發(fā)揮著重要作用。以下是三種具體的應(yīng)用實(shí)例：1.伽馬射線透照/射線照相（XRF）：用于檢測(cè)建筑鋼結(jié)構(gòu)、管道、焊接接頭的內(nèi)部缺陷。其原理是利用高能伽馬射線穿透被檢物，射線在遇到缺陷時(shí)會(huì)發(fā)生散射或吸收，導(dǎo)致透射射線強(qiáng)度發(fā)生變化。在探測(cè)器接收端，通過(guò)記錄射線強(qiáng)度分布形成圖像，從而顯示出缺陷的位置、大小和形狀。益處在于可以非破壞性地檢測(cè)厚大構(gòu)件內(nèi)部質(zhì)量，保障結(jié)構(gòu)安全。潛在風(fēng)險(xiǎn)主要是操作人員需遵守嚴(yán)格的輻射防護(hù)規(guī)程，避免不必要的輻射暴露。2.混凝土輻照固化/改良：利用高能伽馬射線或中子輻照混凝土，破壞混凝土內(nèi)部的某些分子結(jié)構(gòu)，促進(jìn)水泥水化反應(yīng)，增加材料密度，封閉微裂紋，從而提高混凝土的強(qiáng)度、抗?jié)B性、抗化學(xué)侵蝕能力和耐久性。益處是能有效提升基礎(chǔ)設(shè)施（如橋梁、隧道、水壩）的質(zhì)量和使用壽命，減少維護(hù)成本。潛在風(fēng)險(xiǎn)包括輻照可能導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生一定的放射性物質(zhì)（如感生放射性），需要評(píng)估其對(duì)環(huán)境和人體健康的影響，并采取適當(dāng)?shù)钠帘魏凸芾泶胧?.放射性同位素示蹤：利用放射性同位素作為示蹤劑，研究水分、化學(xué)物質(zhì)在建筑材料或環(huán)境中的遷移、擴(kuò)散和反應(yīng)過(guò)程。例如，可用氚（3H）研究混凝土中水分的遷移規(guī)律