北京培黎职业学院《核科学概论》2023-2024学年第二学期期末试卷

装订线装订线PAGE2第1页，共3页北京培黎职业学院

《核科学概论》2023-2024学年第二学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共20个小题，每小题1分，共20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、在核废物的分类中，根据放射性水平和半衰期等特性，将其分为不同的级别。对于中低放废物，以下哪种处理方法较为常用？（）A.近地表处置B.深地质处置C.海洋倾倒D.太空发射2、核科学中的粒子加速器是产生高能粒子的重要设备。同步加速器和直线加速器是常见的两种类型。同步加速器的主要特点是？（）A.结构简单B.能量提升快C.可以实现连续加速D.占用空间小3、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.8000kWh4、对于核废料的处理，深地质处置是一种常见的方法。某核废料的放射性半衰期为1000年，初始放射性活度为10^12Bq。经过2000年后，其放射性活度大约为：（）A.2.5×10^11BqB.5×10^11BqC.2.5×10^10BqD.5×10^10Bq5、在核反应堆材料的选择中，需要考虑材料的耐辐照性能、高温强度等因素。对于反应堆压力容器，以下哪种材料通常被选用？（）A.不锈钢B.铝合金C.锆合金D.碳钢6、在核科学研究中，蒙特卡罗方法常用于模拟粒子输运过程。假设对一个中子在复杂介质中的输运进行模拟，以下关于蒙特卡罗方法的特点和应用，哪一项是不正确的？（）A.能够处理复杂的几何结构和边界条件B.通过随机抽样计算粒子的行为和反应概率C.计算结果的准确性只取决于模拟的粒子数量，越多越准确D.可以用于反应堆物理计算、辐射防护设计等领域7、在核反应堆的安全分析中，需要考虑各种事故工况。假设在一次冷却剂丧失事故中，反应堆堆芯在1小时内没有得到有效冷却，堆芯的初始功率为1000MW，功率以线性方式下降到500MW，计算这1小时内堆芯产生的总能量：（）A.750MWhB.800MWhC.850MWhD.900MWh8、核反应堆安全是核能利用的关键问题。在考虑核反应堆的事故工况时，若发生冷却剂丧失事故，以下哪种现象会首先出现，对反应堆安全产生重大影响？（）A.燃料元件温度急剧升高B.压力壳内压力迅速上升C.中子通量大幅波动D.放射性物质泄漏9、在核反应堆安全分析中，需要考虑多种可能的事故工况。假设一个压水堆核电站在运行过程中发生了冷却剂丧失事故，那么事故的发展过程是怎样的？可能导致的后果有哪些？为了预防和缓解这类事故，采取了哪些安全措施和系统（如应急堆芯冷却系统）？如何评估这些安全措施的有效性？（）A.堆芯温度上升，可能导致放射性物质释放，设置多重屏障和应急系统，通过模拟计算评估B.压力迅速降低，有爆炸危险，安装自动停机装置，依据实验数据判断C.燃料元件损坏，造成核泄漏，加强人员培训和应急预案，根据历史经验总结D.以上均不正确10、核技术在食品辐照保鲜方面有应用。某食品经过一定剂量的辐照处理，可以杀灭细菌和寄生虫，延长保质期。但辐照剂量过高可能会影响食品的品质和营养成分。已知一种食品的最大耐受辐照剂量为10kGy，为了达到保鲜效果同时保证食品质量，辐照剂量应该选择在什么范围？（）A.1-3kGyB.3-5kGyC.5-8kGyD.8-10kGy11、在核反应堆安全分析中，需要考虑各种可能的事故工况。某沸水堆在运行过程中，可能发生冷却剂丧失事故（LOCA）。在这种情况下，反应堆堆芯可能会暴露在空气中，导致温度急剧升高。为了缓解这种事故的后果，通常会采取应急堆芯冷却系统（ECCS）。假设在LOCA发生后，ECCS能够在一定时间内投入运行，注入冷却剂。如果注入的冷却剂流量不足，堆芯温度持续上升，可能会导致燃料元件的损坏甚至熔化。那么为了避免这种情况，ECCS的设计需要满足哪些要求？（）A.足够的冷却剂流量和压力B.快速响应和可靠启动C.能够适应高温高压环境D.以上都是12、核辐射探测是核科学与技术中的重要内容。在对放射性物质进行测量时，常用的探测器有气体探测器、闪烁探测器和半导体探测器等。假设需要测量低能γ射线的强度，以下哪种探测器更为合适？是盖革计数器、碘化钠闪烁探测器、正比计数器还是硅半导体探测器？（）A.盖革计数器B.碘化钠闪烁探测器C.正比计数器D.硅半导体探测器13、核电厂的蒸汽发生器是将反应堆产生的热量传递给二回路的关键设备。假设蒸汽发生器的传热面积为1000m²，一次侧入口温度为320℃，出口温度为280℃，二次侧产生的蒸汽压力为5MPa，温度为260℃。计算蒸汽发生器的传热功率大约是多少兆瓦？（）A.100B.150C.200D.25014、在核燃料循环中，包括铀矿开采、燃料加工、反应堆使用和核废料处理等环节。假设一个核燃料循环系统正在运行，需要优化各个环节以提高资源利用率和减少环境影响。以下关于核燃料循环优化的描述，哪一项是不准确的？（）A.提高铀资源的开采效率和回收率可以增加可用燃料量B.改进燃料加工工艺可以降低成本和减少放射性废物产生C.延长反应堆燃料的使用寿期可以减少燃料更换的频率和废物量D.核燃料循环的优化只需要考虑技术因素，不需要考虑经济和社会因素15、在核辐射防护中，使用铅、混凝土等材料来构建屏蔽体。某辐射源发出的γ射线能量为3MeV，要使γ射线的强度衰减到原来的1/1000，需要多厚的混凝土屏蔽层（混凝土对该能量γ射线的线性减弱系数为0.1cm^(-1)）？（）A.30cmB.60cmC.90cmD.120cm16、放射性废物的处理和处置是核工业面临的重要挑战。某核设施产生了一批低放射性废物，其放射性活度为10^(6)Bq，主要包含短半衰期的同位素。如果采用近地表处置的方式，在经过10个半衰期后，这批废物的放射性活度大约降低到多少？（）A.100BqB.10BqC.1BqD.0.1Bq17、核反应堆的安全系统对于防止核事故至关重要。在压水堆中，设置了多重安全屏障，包括燃料包壳、一回路压力边界、安全壳等。当发生一回路管道破裂的事故时，以下哪个安全屏障首先发挥作用？（）A.燃料包壳B.一回路压力边界C.安全壳D.以上同时发挥作用18、核辐射防护的原则包括时间防护、距离防护和屏蔽防护。在辐射工作场所，工作人员应尽量减少受照时间。假设一个辐射源的强度不变，工作人员受照时间减少一半，其接受的辐射剂量将：（）A.不变B.减少一半C.减少四分之一D.减少到原来的三分之一19、在核安全文化中，人员的培训和意识培养至关重要。工作人员对核安全法规和操作规程的熟悉程度直接影响核设施的安全运行。假设一名新员工没有接受充分的培训就参与核相关工作，可能会：（）A.违反安全规定B.无法应对突发情况C.操作失误D.以上都有可能20、核科学中的粒子探测器种类繁多，如闪烁探测器、半导体探测器等。某闪烁探测器使用碘化钠晶体作为探测介质，当入射粒子与晶体相互作用时，会产生闪烁光。通过光电倍增管将光信号转换为电信号进行测量。已知探测器对某种粒子的探测效率为30%，如果在一段时间内有1000个粒子入射，探测器输出的脉冲信号数大约是多少？（）A.200B.300C.500D.700二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）核科学中的核医学成像技术不断发展和创新。详细阐述先进的核医学成像技术，如单光子发射计算机断层成像（SPECT）、正电子发射断层成像（PET）与磁共振成像（MRI）、计算机断层成像（CT）等融合技术的原理和优势。分析核医学成像技术在疾病早期诊断、精准治疗和疗效评估中的应用。探讨新的放射性药物和示踪剂的研发，以及如何提高核医学成像的分辨率和灵敏度，并结合临床应用案例说明核医学成像技术的发展和应用前景。2、（本题5分）核燃料循环是核能发展的关键环节。请全面阐述核燃料循环的主要步骤，包括铀矿开采、铀浓缩、燃料元件制造、反应堆使用、乏燃料处理等。分析每个步骤中的技术挑战和环境影响。探讨如何提高核燃料的利用率，减少核废料的产生，并实现核燃料循环的可持续发展。3、（本题5分）在核科学研究中，高性能计算和模拟技术发挥着越来越重要的作用。请详细论述如何利用计算机模拟核反应过程、反应堆内的物理现象和流体流动等。分析高性能计算在核科学中的应用挑战和解决方案，如计算精度、计算效率和数据存储等问题。解释如何通过计算模拟来优化实验设计，减少实验成本和风险。4、（本题5分）核科学与技术中的核数据对于反应堆设计、核反应计算、辐射防护等方面至关重要。请详细阐述核数据的类型（如截面数据、衰变数据等）和来源，分析核数据的不确定性对计算结果的影响。探讨如何评估和改进核数据的质量，以及如何在实际应用中合理处理核数据的不确定性。5、（本题5分）核技术在水资源管理和环境保护中的应用具有一定的潜力。请深入探讨核技术如同位素示踪、中子水分测量等在地下水监测、水污染源追踪、水资源评估等方面的应用原理和方法。分析这些技术在解决水资源问题和环境保护中的优势和局限性。解释如何将核技术与其他水资源管理和环境保护技术相结合，提高工作效率和效果。三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）某核电厂的反应堆堆芯有50个燃料组件，每个组件包含200根燃料棒。燃料棒内铀-235的富集度为4%，密度为19.1g/cm³。反应堆运行功率为2000MW，每次裂变平均释放200MeV的能量。计算燃料棒内铀-235的原子核数，以及反应堆运行一天的燃料消耗质量。2、（本题5分）一个快中子反应堆，燃料为混合氧化物（MOX），其中铀-235的富集度为12%，钚-239的含量为18%。堆芯内快中子的平均能量为1MeV，铀-235的微观裂变截面为1.2×10^-24cm²，钚-239的微观裂变截面为2.8×10^-24cm²。已知堆芯内快中子的通量密度为4.5×10^14n/(cm²·s)，计算燃料的宏观裂变截面和裂变率。3、（本题5分）一座沸水堆核电站的堆芯内有6000根燃料棒，燃料棒的直径为10mm，长度为4m。冷却剂在堆芯内的平均流速为4m/s，堆芯进口温度为200℃，出口温度为280℃。水的比热为4.2kJ/(kg·K)，计算燃料棒的表面热流密度、冷却剂的质量流量以及堆芯进出口的温差。4、（本题5分）一个核反应堆的燃料组件由180根燃料元件组成，每根燃料元件的热功率为4.5kW，铀-235的富集度为3.8%。计算燃料组件的总热功率和铀-235的消耗速率。若反应堆运行900小时，求燃料组件的燃耗。5、（本题5分）一个沸水堆核电站，其反应堆堆芯内的水在运行过程中会产生放射性物质。已知水中氚的产生速率为10Ci/h，碘-131的产生速率为5Ci/h。计算运行24小时后，水中氚和碘-131的活度。四、论述题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）详细论述核科学技术在能源存储和转换中的应用，如开发新型核电池、利用核辐射驱动化学反应实现能量转换。分析这些应用的原理和技术瓶颈，探讨如何推动核科学技术在能源存储和转换领域的创新发展。2、（本题10分）在核科学与技术的教育和培训中，培养具备