南京警察学院《核辐射测量方法》2023-2024学年第二学期期末试卷

自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密封线第1页，共3页南京警察学院《核辐射测量方法》

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、核技术在农业领域也有应用，如辐射育种、食品辐照保鲜等。在食品辐照保鲜中，使用一定剂量的γ射线照射食品，以杀灭微生物和寄生虫。假设需要对一批水果进行辐照处理，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为10^(6)CFU/g，要求处理后微生物含量不超过100CFU/g。如果γ射线对微生物的杀灭效率为90%，那么至少需要多大剂量的辐照（以戈瑞为单位）？（）A.2B.4C.6D.82、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3、在核物理研究中，核反应截面是描述核反应发生概率的重要参数。它与入射粒子的能量、靶核的性质等有关。对于一个特定的核反应，随着入射粒子能量的增加，反应截面通常会：（）A.单调增加B.单调减小C.先增加后减小D.不规则变化4、核燃料在反应堆中经过一段时间的反应后，其成分和性质会发生变化。某核燃料在反应堆中运行了180天，初始铀-235的含量为5%，经过反应后含量降为2%。假设反应速率均匀，计算平均每天铀-235的消耗百分比：（）A.0.017%B.0.019%C.0.021%D.0.023%5、在核反应堆的事故分析中，需要考虑多种可能的故障模式。假设反应堆的冷却系统出现故障，导致堆芯温度升高，已知反应堆的安全系统和应急响应措施。在这种情况下，安全系统能够有效发挥作用的关键因素是什么？（）A.响应速度B.可靠性C.冗余设计D.以上都是6、核技术在材料科学研究中有着重要的应用，如材料的改性和分析。假设在一个材料改性实验中，使用离子注入技术改变材料的表面性能。以下关于离子注入技术的描述，哪一项是不正确的？（）A.离子注入可以引入新的元素，改变材料的化学成分B.注入离子的能量和剂量可以精确控制，实现对材料性能的定制化改性C.离子注入过程会导致材料的晶体结构破坏，需要后续的热处理来恢复D.离子注入技术对材料的改性效果是永久性的，不会随时间发生变化7、在核反应堆物理计算中，中子扩散方程是重要的理论基础。假设一个均匀的反应堆堆芯，中子通量分布满足一定的边界条件。以下哪种方法常用于求解中子扩散方程？（）A.有限差分法B.蒙特卡罗方法C.解析法D.以上方法都不适用8、核技术在工业领域有广泛的应用，如无损检测、辐射加工等。在辐射加工中，利用电子束或γ射线对材料进行改性处理。假设使用能量为10MeV的电子束照射一种聚合物材料，剂量为100kGy。已知电子束在材料中的线性衰减系数为0.2cm^(-1)，计算材料所接受的辐射能量大约是多少焦耳/克？（）A.2×10^(5)B.2×10^(6)C.2×10^(7)D.2×10^(8)9、在核技术用于食品保鲜和消毒时，需要严格控制辐射剂量。假设我们使用电子束对食品进行处理，那么电子束保鲜消毒的原理是什么？如何确保辐射处理后的食品在营养成分和安全性方面符合标准？不同食品对电子束辐射的耐受性有何差异？（）A.破坏微生物结构，进行检测分析，因食品种类而异，遵循相关法规B.改变分子键合，加强质量监控，差异较大需研究，符合卫生要求C.抑制酶的活性，依据标准操作，差别较小可忽略，保障食品安全D.以上均不正确10、在核反应堆的启动过程中，需要逐步提升反应性，使反应堆达到临界状态。已知初始时刻反应堆的次临界度为-0.003，通过缓慢加入易裂变材料，反应性逐渐增加。当反应性增加到多少时，反应堆能够达到临界？（）A.0B.0.001C.0.002D.0.00311、在核反应堆的启动过程中，需要逐步提升功率，同时监测各种参数。以下哪种参数对于判断反应堆是否正常启动至关重要？（）A.中子通量B.燃料温度C.冷却剂压力D.以上都是12、核电厂的选址需要综合考虑多个因素，包括地质条件、水文条件、人口分布等。为了降低核电厂对周围环境的潜在风险，核电厂通常应建在（）A.人口密集的城市中心B.地质活动频繁的地区C.远离人口密集区且地质稳定的地区D.靠近水源但容易发生洪涝灾害的地区13、核辐射探测器在核科学研究和应用中起着关键作用。一种盖革计数器用于测量放射性强度，已知其计数效率为10%，在一定时间内检测到的计数为5000。若实际放射性粒子的发射率不变，将计数效率提高到20%，相同时间内的计数大约为：（）A.10000B.8000C.7000D.600014、在核反应堆的冷却剂选择上，需要综合考虑多种因素。以下关于常见冷却剂的特点和应用，说法不正确的是：（）A.水作为冷却剂具有比热容大、导热性能好、价格低廉等优点，广泛应用于轻水反应堆B.氦气作为冷却剂化学性质稳定，不与反应堆材料发生反应，但导热性能相对较差C.液态金属如钠、钾等具有良好的导热性能，但它们与水接触会发生剧烈反应，使用时需要特殊的防护措施D.冷却剂的选择只需要考虑其导热性能，其他因素如化学稳定性、价格等可以忽略不计15、核反应堆的启动过程需要严格控制，包括缓慢提升功率、监测各项参数等。在启动过程中，如果功率上升速度过快，可能会引发：（）A.燃料元件损坏B.冷却剂沸腾C.控制棒失控D.以上都有可能16、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17、在核反应堆中，控制棒是用于控制反应性的重要部件。假设一个压水堆核电站，其运行功率需要进行调整。控制棒材料通常采用具有良好中子吸收能力的物质，如硼、镉等。当需要降低反应堆功率时，控制棒应如何操作？是快速插入堆芯、缓慢插入堆芯、快速抽出堆芯还是缓慢抽出堆芯？（）A.快速插入堆芯B.缓慢插入堆芯C.快速抽出堆芯D.缓慢抽出堆芯18、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-22619、核科学中的辐射防护标准是保障人员和环境安全的依据。关于辐射防护标准的制定和执行，以下说法错误的是：（）A.辐射防护标准根据科学研究成果和实践经验制定，考虑了辐射的危害和防护的可行性B.标准规定了不同情况下的辐射剂量限值和防护措施要求C.辐射防护标准一旦制定就不会修改，永远适用于各种情况D.所有涉及辐射的活动都必须严格遵守辐射防护标准20、在核辐射测量中，常用闪烁体探测器来检测γ射线。已知一种闪烁体材料的发光效率为50光子/MeV，光探测器的量子效率为20%，对于一个5MeV的γ射线光子，计算产生的光电子数：（）A.500B.1000C.1500D.2000二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（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。2、（本题5分）核技术在反恐和安检领域的应用有助于保障社会安全。请深入探讨核技术如放射性物质检测、X射线和γ射线成像、中子探测等在违禁物品检测、人员安检、货物查验等方面的原理和技术。分析这些技术在反恐和安检工作中的优势和面临的挑战，如误报率、隐私保护等。解释如何不断改进核技术应用，提高反恐和安检的效率和准确性。3、（本题5分）阐述核废物的分类和特点，包括高放废物、中放废物和低放废物。分析核废物的产生来源、放射性衰变特性和潜在的环境危害。同时，探讨目前国内外处理和处置核废物的主要方法和技术，如地质处置、深地层钻孔处置等，并评估其有效性和面临的挑战。4、（本题5分）全面论述核科学与技术中的核不扩散与核安保，包括国际核不扩散体系（《不扩散核武器条约》等）、核材料和核设施的安保措施。分析核不扩散与核安保面临的挑战和应对策略，如防止核材料走私、恐怖主义威胁等。解释核不扩散与核安保对国际和平与安全的重要意义，举例说明国际社会在核不扩散与核安保方面的合作与行动。5、（本题5分）核辐射探测是核科学研究和应用的重要手段。深入论述核辐射探测的基本原理和方法，包括电离室、闪烁探测器、半导体探测器等常见探测器的工作机制。分析影响核辐射探测精度和效率的因素，如探测器性能、辐射能量和类型等。探讨核辐射探测在医学、工业、环境监测等领域的具体应用，并举例说明其在解决实际问题中的关键作用。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由150个燃料组件组成，每个燃料组件的尺寸为20cm×20cm×400cm。堆芯的活性区高度为300cm，计算堆芯的体积和燃料的装载量。若燃料的平均密度为10g/cm³，求堆芯的质量。2、（本题5分）一个核反应堆的燃料元件由铀-235组成，富集度为4.5%。燃料元件的半径为0.45cm，长度为9cm，热中子通量为2.5×10^13n/(cm²·s)，铀-235的微观裂变截面为580×10^-24cm²。计算燃料元件的体积和热功率。若反应堆运行450小时，求燃料元件的燃耗深度。3、（本题5分）某核电厂的安全壳是防止放射性物质泄漏的重要屏障，安全壳的体积为50000m³，内部压力设计值为0.4MPa。安全壳采用混凝土结构，材料的抗拉强度为2MPa。计算安全壳需要的壁厚，以确保其能够承受内部压力。同时，考虑安全壳在事故情况下的完整性和可靠性。4、（本题5分）某核电厂的核反应堆在运行过程中，发生了冷却剂泄漏事故。泄漏速率为10kg/s，持续时间为10分钟。计算泄漏的冷却剂总量，并分析泄漏事故对反应堆安全和环境的影响以及应采取的应急措施。5、（本题5分）某压水堆核电厂，一回路冷却剂的压力为14.5MPa，温度为310℃，比焓为1350kJ/kg。经过蒸汽发生器后，温度降为270℃，比焓为1150kJ/kg，流量为9500kg/s。计算一回路冷却剂在蒸汽发生器中释放的热量。若二回路产生的蒸汽压力为5.5MPa，干度为0.92，计算二回路蒸汽的流量。四、论述题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）详细论述核科学中的核结构理论。分析原子核的模型（如液滴模型、壳模型等）和原子核的能级结构、自旋、宇称等特性。探讨核结构理论在解释原子核的稳定性、放射性衰变、核反应等现象中的应用，以及核结构研