保定电力职业技术学院《核信息获取与核电子学》2023-2024学年第一学期期末试卷

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2023-2024学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共20个小题，每小题2分，共40分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、在核反应堆材料研究中，需要考虑材料在高温、高压和强辐射环境下的腐蚀行为。假设一种新型合金被用于反应堆压力容器，已知反应堆内的环境参数和合金的成分。如果合金中的某种元素含量增加，其抗腐蚀性能会如何变化？（）A.增强B.减弱C.不变D.先增强后减弱2、核科学中的核反应截面是描述核反应发生概率的重要参数。反应截面的大小与（）A.入射粒子的能量B.靶核的种类C.反应产物的种类D.以上都是3、在核辐射剂量学中，当量剂量是一个重要的概念。已知某辐射场中，γ射线的吸收剂量为2Gy，辐射权重因子为1。中子的吸收剂量为1Gy，辐射权重因子为5。计算该辐射场的当量剂量。A.2SvB.5SvC.7SvD.10Sv4、核医学利用放射性同位素进行诊断和治疗。假设一位患者需要进行甲状腺功能检查，医生会选择合适的放射性同位素。以下哪种放射性同位素常用于甲状腺疾病的诊断？（）A.碘-131B.锝-99mC.钴-60D.镭-2265、核科学中的核衰变是一种自发的过程，不同的放射性核素具有不同的衰变方式和半衰期。对于一个半衰期较长的放射性核素，其放射性强度随时间的变化特点是（）A.快速下降B.缓慢下降C.保持不变D.先上升后下降6、在核反应堆的热工设计中，需要考虑燃料元件的传热性能。假设一种新型燃料元件的热导率较高，已知反应堆的运行功率和冷却剂条件。使用这种新型燃料元件对反应堆的运行会产生哪些好处？（）A.降低燃料温度B.提高反应堆功率C.减少冷却剂流量D.以上都是7、核反应堆的热工水力分析对于保证反应堆的安全运行至关重要。关于热工水力分析的内容和目的，以下说法错误的是：（）A.分析反应堆内部的温度分布、压力分布、流量分布等，确保堆芯不发生过热B.研究冷却剂的流动特性，保证足够的冷却能力，带走反应堆产生的热量C.热工水力分析可以预测在各种工况下反应堆的性能，为设计和运行提供依据D.热工水力分析只在反应堆设计阶段进行，运行过程中不需要关注8、核科学中的辐射屏蔽设计是保障人员和环境安全的关键。假设我们要为一个核实验设施设计辐射屏蔽，那么屏蔽材料的选择依据是什么（如铅、混凝土、水）？如何计算屏蔽后的辐射剂量水平？在复杂辐射场中，怎样优化屏蔽结构以提高屏蔽效果？（）A.考虑材料特性，使用数学模型，结合实际测量，不断调整优化B.依据成本高低，参考理论计算，模拟不同方案，满足标准要求C.按照施工难度，借助经验公式，考虑空间布局，确保安全可靠D.以上均不正确9、在核反应堆物理计算中，中子扩散方程是重要的理论工具。假设在一个均匀的反应堆堆芯中，中子通量密度满足特定的扩散方程，边界条件为零通量边界。已知堆芯材料的扩散系数为1cm，吸收截面为0.1cm^(-1)，源项为10^(10)n/cm³·s。使用有限差分法求解该方程，网格尺寸为1厘米，计算堆芯中心的中子通量密度大约是多少？（）A.10^(12)n/cm²·sB.10^(13)n/cm²·sC.10^(14)n/cm²·sD.10^(15)n/cm²·s10、核技术在工业无损检测中发挥着重要作用，如射线探伤。通过让射线穿过被检测物体，根据射线的衰减情况来判断物体内部是否存在缺陷。对于厚度较大的金属构件检测，通常采用的射线是：（）A.X射线B.γ射线C.阿尔法射线D.贝塔射线11、在核电厂的运行过程中，需要对反应堆的功率进行监测和控制。常用的功率测量方法有中子通量测量、热量产生测量等。假设反应堆功率发生了突然的变化，以下哪种测量方法能够更快速地反映功率的变化？（）A.中子通量测量B.热量产生测量C.两者同样快速D.无法确定12、在核反应堆的控制与监测系统中，传感器的精度和可靠性至关重要。假设一个核反应堆的控制系统，需要实时监测各种参数，如中子通量、温度、压力等。以下关于传感器性能和选择的描述，哪一项是不准确的？（）A.传感器的响应时间应足够短，以快速反映参数的变化B.不同类型的传感器在测量范围和精度上可能存在差异，需要根据具体需求选择C.传感器的可靠性可以通过冗余设计和定期校准来提高D.价格低廉的传感器通常能够满足核反应堆控制与监测的高精度要求13、核电厂的应急电源系统在事故情况下保障重要设备的供电。某核电厂应急电源的容量为1000kW，持续供电时间要求为4小时。若负载功率为500kW，计算应急电源所需的储能容量。A.2000kWhB.4000kWhC.6000kWhD.8000kWh14、核科学中的核反应理论是研究原子核反应的规律和机制。对于核反应的类型和特点，以下描述不正确的是：（）A.裂变反应是重原子核分裂为两个或多个较轻原子核的过程，同时释放出大量能量B.聚变反应是轻原子核聚合为较重原子核的过程，需要极高的温度和压力条件C.诱发核反应可以通过中子、质子等粒子轰击原子核来实现D.所有的核反应都是自发进行的，不需要外界提供能量15、核科学中的核反应截面是描述反应发生概率的重要参数。假设一个中子诱发的核反应，以下关于核反应截面的特点和影响因素的描述，哪一项是不正确的？（）A.反应截面的大小与中子的能量和靶核的性质有关B.对于特定的反应，反应截面通常是一个固定值，不受外界条件影响C.低能中子与重核的反应截面可能较大，而高能中子与轻核的反应截面相对较小D.温度和压力等环境条件可能会对核反应截面产生微小的影响16、核技术在考古学中的应用可以帮助确定文物的年代和来源。例如，利用碳-14测年法。已知文物的材质和保存状况，若要获得准确的测年结果，还需要考虑以下哪个因素？（）A.样品的污染情况B.测量仪器的校准C.环境本底辐射的影响D.以上都是17、在核聚变研究中，托卡马克装置是一种重要的实验装置。假设在一个托卡马克装置中，等离子体的温度、密度和约束时间需要达到一定的条件才能实现核聚变反应。以下哪个参数对于核聚变反应的实现最为关键？（）A.等离子体温度B.等离子体密度C.约束时间D.以上同等关键18、核科学与技术的发展需要高素质的专业人才。在培养核科学与技术专业的学生时，除了传授专业知识，还需要注重培养以下哪个方面的能力？（）A.创新思维和实践能力B.团队协作和沟通能力C.安全意识和伦理道德D.以上都是19、核电厂的选址需要综合考虑多方面因素，包括地质条件、水文条件、人口分布等。某地区拟建设一座核电厂，该地地质结构稳定，不存在地震断裂带，附近有一条河流，流量稳定且水质良好，距离最近的城镇约50公里。从核安全的角度来看，以下哪个因素还需要进一步重点评估？（）A.河流的最大洪水位B.地下水资源的储量C.该地区的风向和风速D.周边的生态环境20、核技术在材料科学领域的应用有助于开发新型材料和改进材料性能。以下关于核技术在材料科学中的应用，说法错误的是：（）A.离子注入可以改变材料的表面性能，如硬度、耐磨性、导电性等B.辐照可以诱导材料发生相变和结构变化，创造出新的材料特性C.核技术在材料科学中的应用会导致材料产生放射性污染，限制了其应用范围D.利用核分析技术可以对材料的成分和结构进行精确分析二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）核技术在生物医学研究中的应用为生命科学的发展提供了有力的工具。请深入探讨核技术如放射性标记生物分子、细胞辐射效应研究、基因治疗中的辐射应用等在生物学机制研究、疾病模型建立、药物研发等方面的原理和方法。分析核技术在生物医学研究中的优势和局限性，以及如何遵循伦理和安全原则开展相关研究。2、（本题5分）阐述核医学中的放射性治疗计划的制定和优化，包括肿瘤的定位和勾画、剂量计算、治疗方案选择。分析影响治疗效果和副作用的因素，以及如何利用现代技术（如三维适形放疗、调强放疗、质子治疗等）提高治疗的精准性和安全性。3、（本题5分）核聚变作为一种潜在的未来能源，具有巨大的发展前景。请全面论述核聚变的基本原理和实现方式，如磁约束核聚变（托卡马克装置）和惯性约束核聚变。分析核聚变反应的条件和挑战，包括高温、高密度、长时间约束等，探讨核聚变研究的最新进展和未来发展方向，以及在实现核聚变能源商业化应用方面所面临的关键技术和工程问题。三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）某核电厂的蒸汽发生器，二次侧蒸汽的压力为5MPa，温度为260℃，流量为800t/h。计算蒸汽发生器的热功率。若一回路冷却剂的入口温度为300℃，出口温度为270℃，流量为1000t/h，计算一回路冷却剂在蒸汽发生器中释放的热量和传热效率。2、（本题5分）在一个核反应堆的热工水力分析中，冷却剂通道的等效直径为10mm，质量流量为0.1kg/s，冷却剂的焓升为200kJ/kg。计算冷却剂的流速和传热系数，并分析热工参数对反应堆安全运行的影响。3、（本题5分）某核电厂的压水堆，其压力容器内径为380cm，壁厚为18cm，设计压力为15MPa。材料的许用应力为140MPa，计算压力容器的最小壁厚应是多少。若实际壁厚为22cm，求压力容器的安全裕度。4、（本题5分）一座压水堆核电站的堆芯内燃料组件呈三角形排列，组件间距为12cm。已知堆芯活性区高度为3.5m，等效直径为2.5m。燃料组件内燃料棒的直径为9mm，计算堆芯的体积释热率、燃料棒的平均线功率以及堆芯内燃料组件的数目。5、（本题5分）在一个核辐射探测实验中，使用了一个盖革计数器来测量放射性粒子的计数率。已知计数器的探测效率为10%，测量时间为100s，计数为5000个。计算放射性粒子的实际发射率，以及测量结果的相对误差。同时，考虑探测器的本底计数和对测量精度的影响。四、论述题（本大题共2个小题