裝訂線裝訂線PAGE2第1頁，共3頁廣東理工學院《核輻射探測實驗》

2023-2024學年第二學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、在核天體物理學中，研究恒星內部的核反應過程有助于理解宇宙的演化。假設一顆恒星內部正在進行氫核聚變反應生成氦，隨著反應的進行，恒星內部的元素組成和能量釋放會發(fā)生變化。已知恒星的初始質量和成分，如果恒星的質量增大，其氫核聚變的速率會怎樣？（）A.加快B.減慢C.不變D.先加快后減慢2、在核反應堆的控制與監(jiān)測系統(tǒng)中，傳感器的精度和可靠性至關重要。假設一個核反應堆的控制系統(tǒng)，需要實時監(jiān)測各種參數(shù)，如中子通量、溫度、壓力等。以下關于傳感器性能和選擇的描述，哪一項是不準確的？（）A.傳感器的響應時間應足夠短，以快速反映參數(shù)的變化B.不同類型的傳感器在測量范圍和精度上可能存在差異，需要根據(jù)具體需求選擇C.傳感器的可靠性可以通過冗余設計和定期校準來提高D.價格低廉的傳感器通常能夠滿足核反應堆控制與監(jiān)測的高精度要求3、核反應堆的安全殼是防止放射性物質泄漏的重要屏障。關于安全殼的功能和設計要求，以下哪項是不正確的？（）A.安全殼能夠承受內部壓力和溫度的變化，以及外部自然災害的影響B(tài).安全殼具有良好的密封性，能夠阻止放射性物質向環(huán)境泄漏C.安全殼內部通常設置有噴淋系統(tǒng)、通風系統(tǒng)等，用于降低事故情況下的放射性水平D.安全殼的設計只需要考慮正常運行工況，不需要考慮嚴重事故的情況4、在核科學研究中，中子散射技術是一種重要的研究手段。中子散射可以用于研究物質的結構和動態(tài)特性。中子散射的優(yōu)勢在于（）A.中子與原子核的相互作用較強B.中子的穿透能力較弱C.中子的產(chǎn)生和探測比較容易D.中子不會對樣品造成損傷5、核輻射防護中，個人劑量監(jiān)測是保障工作人員安全的重要措施。常見的個人劑量監(jiān)測設備有熱釋光劑量計、膠片劑量計等。熱釋光劑量計的工作原理是基于：（）A.輻射使晶體發(fā)光B.輻射使晶體變色C.輻射使晶體產(chǎn)生熱D.輻射使晶體存儲能量6、在核物理研究中，核反應截面是描述核反應發(fā)生概率的重要參數(shù)。它與入射粒子的能量、靶核的性質等有關。對于一個特定的核反應，隨著入射粒子能量的增加，反應截面通常會：（）A.單調增加B.單調減小C.先增加后減小D.不規(guī)則變化7、核反應堆的功率分布對其安全和性能有著重要影響。在一個具有非均勻燃料布置的反應堆中，由于燃料富集度的差異和結構的不對稱性，功率分布會呈現(xiàn)出一定的特點。假設堆芯某區(qū)域的燃料富集度較高，而相鄰區(qū)域較低，那么在該區(qū)域的功率密度相對其他區(qū)域會如何變化？（）A.顯著降低B.略有降低C.顯著升高D.略有升高8、在核科學研究中，蒙特卡羅方法是一種常用的模擬計算方法。關于蒙特卡羅方法在核科學中的應用，以下哪項說法是不正確的？（）A.可以用于模擬粒子在物質中的輸運過程，計算輻射劑量分布B.能夠對核反應堆的物理過程進行模擬，優(yōu)化反應堆設計C.蒙特卡羅方法計算結果準確可靠，但計算效率較低，不適合大規(guī)模計算D.在核醫(yī)學成像、輻射防護等領域都有廣泛的應用9、在核輻射防護中，屏蔽材料的選擇非常重要。某實驗室需要對一個強γ射線源進行屏蔽，考慮使用鉛、混凝土或鐵作為屏蔽材料。鉛具有較高的密度和對γ射線的衰減能力，但價格昂貴；混凝土成本較低，但屏蔽效果相對較差；鐵的屏蔽性能介于兩者之間。如果要求在有限的空間內實現(xiàn)最佳的屏蔽效果，同時考慮成本因素，應該選擇哪種材料？（）A.鉛B.混凝土C.鐵D.組合使用以上材料10、在核反應堆的設計中，需要考慮多種物理過程和工程因素。關于反應堆堆芯的設計要點，以下說法錯誤的是：（）A.確定燃料元件的類型、排列方式和尺寸，以保證足夠的反應性和傳熱性能B.合理設計控制棒的布置，實現(xiàn)對反應性的精確控制C.考慮堆芯的功率分布，避免局部過熱和功率不均勻D.堆芯設計完成后，在運行過程中不需要進行任何調整和改進11、核電廠的蒸汽輪機在運行時會產(chǎn)生噪聲。已知蒸汽輪機的噪聲功率為1000W，距離蒸汽輪機10m處的聲強級約為：（）A.90dBB.100dBC.110dBD.120dB12、在核反應堆的控制系統(tǒng)中，需要精確地調節(jié)反應堆的功率輸出。假設一個研究用的小型反應堆，其控制系統(tǒng)采用了數(shù)字化技術。那么數(shù)字化控制系統(tǒng)的優(yōu)勢是什么？如何實現(xiàn)對反應堆反應性的精確控制？在應對突發(fā)情況時，控制系統(tǒng)的應急響應機制是怎樣的？怎樣評估控制系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性？（）A.精度高、響應快，基于反饋調節(jié)，具備自動保護，通過測試和模擬驗證B.操作簡單、成本低，依靠前饋控制，有手動干預，依據(jù)運行數(shù)據(jù)評估C.功能強大、擴展性好，運用智能算法，設置緊急停機，根據(jù)故障概率判斷D.以上均不正確13、核技術在考古學中的應用可以幫助確定文物的年代和來源。例如，利用碳-14測年法。已知文物的材質和保存狀況，若要獲得準確的測年結果，還需要考慮以下哪個因素？（）A.樣品的污染情況B.測量儀器的校準C.環(huán)境本底輻射的影響D.以上都是14、在核反應堆物理中，中子與原子核的相互作用是非常重要的過程。假設一個熱中子反應堆，其中中子的能量分布符合麥克斯韋分布。當中子與鈾-235原子核發(fā)生散射時，以下關于散射過程的描述，哪一項是不準確的？（）A.可以發(fā)生彈性散射，中子能量降低但數(shù)量不變B.可能發(fā)生非彈性散射，原子核被激發(fā)，中子能量顯著減少C.散射過程中，中子有可能被鈾-235原子核吸收，引發(fā)核裂變D.中子與鈾-235原子核的散射總是導致中子完全消失，不再參與后續(xù)反應15、在核輻射探測中，常用各種探測器來測量輻射的強度和類型。假設在一個輻射監(jiān)測場景中，需要對不同能量的射線進行準確測量。以下哪種探測器在能量分辨率方面表現(xiàn)較為出色？（）A.蓋革計數(shù)器B.閃爍探測器C.半導體探測器D.正比計數(shù)器16、在核聚變研究中，托卡馬克裝置是一種重要的實驗裝置。關于托卡馬克裝置實現(xiàn)核聚變的原理和挑戰(zhàn)，以下描述不正確的是：（）A.托卡馬克通過強大的磁場將高溫等離子體約束在環(huán)形真空室中，實現(xiàn)核聚變反應B.要實現(xiàn)核聚變，需要將等離子體加熱到極高的溫度，并使其保持足夠長的時間C.托卡馬克裝置面臨著等離子體的不穩(wěn)定性、能量約束時間短等諸多挑戰(zhàn)D.托卡馬克裝置已經(jīng)能夠實現(xiàn)可控核聚變，并即將投入商業(yè)應用17、核技術在農(nóng)業(yè)領域也有應用，如輻射育種、食品輻照保鮮等。在食品輻照保鮮中，使用一定劑量的γ射線照射食品，以殺滅微生物和寄生蟲。假設需要對一批水果進行輻照處理，使其微生物含量降低到安全水平以下。已知初始微生物含量為10^(6)CFU/g，要求處理后微生物含量不超過100CFU/g。如果γ射線對微生物的殺滅效率為90%，那么至少需要多大劑量的輻照（以戈瑞為單位）？（）A.2B.4C.6D.818、在核反應堆的熱工設計中，需要考慮多種熱傳遞方式。關于核反應堆中的熱傳遞過程，以下哪項描述是不準確的？（）A.燃料芯塊內部主要通過熱傳導的方式將熱量傳遞到表面B.冷卻劑與燃料包殼之間的傳熱主要是對流換熱，其換熱系數(shù)與流速等因素有關C.反應堆內部的熱量傳遞還可能涉及輻射換熱，但其作用通常較小D.核反應堆中的熱傳遞過程是簡單的一維傳熱，不需要考慮三維空間的溫度分布19、在核醫(yī)學應用中，放射性同位素被廣泛用于診斷和治療疾病。假設一種放射性同位素標記的藥物被注入患者體內，用于腫瘤的診斷。該同位素的半衰期為6小時，初始活度為100mCi。經(jīng)過18小時后，其剩余活度大約是多少？（）A.12.5mCiB.25mCiC.50mCiD.75mCi20、核電廠的廢物處理系統(tǒng)包括放射性液體廢物處理、氣體廢物處理和固體廢物處理等。對于放射性固體廢物，通常的處理方法是（）A.壓縮后直接填埋B.經(jīng)過固化處理后深埋C.焚燒后排放到大氣中D.回收利用21、核電廠的一回路系統(tǒng)壓力邊界是防止放射性物質泄漏的重要屏障。某壓水堆一回路系統(tǒng)的設計壓力為15MPa，工作壓力為12MPa。在進行壓力試驗時，試驗壓力應為多少？（）A.15MPaB.18MPaC.20MPaD.22.5MPa22、核科學中的放射性同位素示蹤技術在許多領域有應用。假設在一個水文地質研究中，使用放射性同位素示蹤劑來追蹤地下水的流動路徑和速度。以下關于放射性同位素示蹤技術的優(yōu)點和應用限制的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以提供直觀、準確的流動信息，不受復雜地質條件的限制B.示蹤劑的選擇應考慮其半衰期、放射性強度和化學性質C.該技術對環(huán)境的放射性污染風險較小，不需要嚴格的監(jiān)管和防護措施D.測量結果的解釋需要結合地質模型和其他水文參數(shù)進行綜合分析23、核技術在環(huán)境保護方面也有應用，例如放射性示蹤技術。假設使用放射性示蹤劑研究河流中的污染物擴散，以下關于示蹤技術的應用和注意事項，哪一項是不正確的？（）A.放射性示蹤劑能夠準確追蹤污染物的運動軌跡和分布情況B.選擇合適的放射性核素，其半衰期應適中，便于監(jiān)測和分析C.嚴格控制示蹤劑的使用量，避免對環(huán)境造成額外的放射性污染D.放射性示蹤技術可以完全替代傳統(tǒng)的化學分析方法，無需其他監(jiān)測手段24、在核輻射劑量學中，當量劑量是一個重要的概念。假設一個人同時受到α射線和β射線的照射，已知兩種射線的能量和照射時間，以及它們的品質因數(shù)。計算這個人所受到的當量劑量時，需要考慮哪些因素？（）A.僅射線能量B.僅照射時間C.射線能量和照射時間D.射線能量、照射時間和品質因數(shù)25、核技術在工業(yè)無損檢測中有著重要的應用。關于γ射線探傷，以下哪項描述是不準確的？（）A.γ射線探傷利用γ射線穿透物體時的衰減差異，檢測物體內部的缺陷B.γ射線源通常采用鈷-60或銥-192等放射性同位素，具有較強的穿透力C.γ射線探傷操作簡單、檢測速度快，但對操作人員的防護要求較高D.γ射線探傷只能檢測金屬材料的缺陷，對于非金屬材料無法進行檢測二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）在核科學研究中，蒙特卡羅方法被廣泛應用于模擬核過程和輻射傳輸。請詳細闡述蒙特卡羅方法的基本原理和特點，分析其在核反應計算、輻射劑量估算、探測器響應模擬等方面的應用。探討蒙特卡羅方法的優(yōu)勢和局限性，以及如何提高蒙特卡羅模擬的效率和準確性。2、（本題5分）核輻射在核科學與技術中是一個重要的概念。請深入論述核輻射的種類，如α射線、β射線、γ射線等的特性和產(chǎn)生機制。分析核輻射與物質相互作用的過程和效應，包括電離作用、散射作用等。解釋如何測量和評估核輻射的強度和劑量，以及輻射防護的基本原則和措施。3、（本題5分）核材料在核科學與技術中具有關鍵地位。請全面闡述核材料的分類，如核燃料（鈾、钚等）、結構材料（鋯合金、不銹鋼等）和冷卻劑材料（水、氦氣等）的性能要求和特點。分析核材料在反應堆運行條件下的行為，如腐蝕、輻照損傷等，以及如何通過材料科學的方法提高核材料的性能和壽命。討論核材料的制備、加工和回收技術，以及相關的安全和環(huán)保問題。4、（本題5分）詳細分析核科學與技術中的加速器技術，包括加速器的類型（如直線加速器、回旋加速器等）、工作原理和應用領域。解釋加速器在粒子物理研究、放射性同位素生產(chǎn)、癌癥治療等方面的作用。分析加速器技術的發(fā)展趨勢和面臨的挑戰(zhàn)，舉例說明大型加速器裝置在科學研究中的重要發(fā)現(xiàn)。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一座沸水堆核電站的堆芯內有6000根燃料棒，燃料棒的直徑為10mm，長度為4m。冷卻劑在堆芯內的平均流速為4m/s，堆芯進口溫度為200℃，出口溫度為280℃。水的比熱為4.2kJ/(kg·K)，計算燃料棒的表面熱流密度、冷卻劑的質量流量以及堆芯進出口的溫差。2、（本題5分）某核反應堆的堆芯冷卻劑系統(tǒng)中，管道的直徑為50cm，流速為5m/s，冷卻劑的密度為1000kg/m3。計算管道內冷卻劑的質量流量，并分析管道的壓力損失和振動對系統(tǒng)運行的影響。3、（本題5分）一個壓水堆核電站，其一回路冷卻劑系統(tǒng)中硼酸的濃度為1000ppm。已知堆芯的熱功率為3000MW，硼酸的吸收截面為700barn。計算硼酸對中子的吸收速率，并分析硼酸濃度的變化對反應堆反應性的影響。4、（本題5分）某核反應堆的冷卻劑系統(tǒng)中，冷卻劑的流量為8000kg/s，入口溫度為280°C，出口溫度為320°C。堆芯的熱功率為1500MW，冷卻劑的比熱容為5000J/(kg·K)。計算冷卻劑在堆芯內吸收的熱量，以及冷卻劑的溫升是否滿足設計要求。同時，分析冷卻劑在管道中的流動阻力，假設管道的摩擦系數(shù)為0.02，管道長度為50m，內徑為0.5m。5、（本題5分）某核電廠的核燃料裝卸系統(tǒng)中，每次需要裝卸的燃料組件重量為500kg，采用起重機進行操作。起重機的起升速度為0.5m/s，加速度為0.2m/s2。計算起重機起升過程中的最大拉力和所需的功率。同時，考慮裝卸過程中的安全措施和操作精度要求。四、論述題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）論述核技術在工業(yè)過程控制中的應用，如放射性同位素儀表、物料成分分析、流量測量等。分析這些技