武汉工程科技学院《核电子学基础》2023-2024学年第二学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第1页，共3页武汉工程科技学院《核电子学基础》

2023-2024学年第二学期期末试卷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、核辐射在医学成像中有着重要应用，如正电子发射断层扫描（PET）。在PET检查中，患者会被注射一种含有正电子放射性核素的药物，这些核素在衰变时会发射正电子，与周围的电子发生湮灭产生一对γ光子。探测器通过测量这对γ光子的方向和能量来重建体内的代谢图像。已知一种常用的正电子放射性核素的半衰期为2小时，如果患者在注射后1小时进行检查，此时体内放射性药物的活度大约是初始活度的多少？（）A.1/2B.1/4C.3/4D.2/32、在核反应堆的安全分析中，需要考虑各种可能的事故工况。例如，失去冷却剂事故（LOCA）。在LOCA发生后，反应堆堆芯的温度会迅速升高，可能导致燃料元件的损坏。为了缓解这种情况，通常会采取哪些应急措施？（）A.注入应急冷却剂B.启动备用电源C.关闭反应堆D.以上都是3、核聚变反应中，需要极高的温度和压力来克服库仑势垒。已知两个氘核之间的库仑势垒高度约为0.3MeV，若要使它们发生聚变反应，计算所需的温度（考虑粒子的平均动能为kT，其中k为玻尔兹曼常数）：（）A.4×10^8KB.5×10^8KC.6×10^8KD.7×10^8K4、核反应堆的堆芯结构设计需要考虑多种因素，如燃料组件的布置、控制棒的位置等。合理的堆芯结构设计能够提高反应堆的性能和安全性。如果燃料组件布置不合理，可能会：（）A.降低功率输出B.增加中子泄漏C.影响冷却效果D.以上都有可能5、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6、在核电厂的运行与管理中，定期进行安全评估是必不可少的。已知核电厂的运行历史、设备状况和人员操作记录，若要全面评估其安全水平，还需要考虑以下哪个因素？（）A.周边环境的变化B.法规标准的更新C.应急响应计划的有效性D.以上都是7、在核聚变反应堆的概念设计中，磁约束和惯性约束是两种主要的途径。对于磁约束核聚变，以下哪种磁场位形在实现高温等离子体的约束方面具有潜在优势？（）A.托卡马克B.仿星器C.磁镜D.以上都有可能8、在核聚变研究中，托卡马克装置是一种重要的实验装置。对于托卡马克中的等离子体约束，以下哪个物理过程对维持等离子体的稳定性起着关键作用？（）A.磁流体不稳定性B.等离子体湍流C.阿尔芬波D.库仑碰撞9、在核科学实验中，数据处理和分析是得出科学结论的关键步骤。关于核实验数据处理的方法和原则，以下说法错误的是：（）A.对实验数据进行筛选和校准，去除异常值和误差较大的数据B.运用统计学方法对数据进行分析，评估数据的可靠性和不确定性C.可以根据预期的结果对数据进行适当的修改和调整，以符合理论模型D.数据处理和分析的结果应能够重复和验证，具有科学性和客观性10、核科学中的辐射剂量学研究辐射对物质和生物体的影响。已知某种辐射在组织中的线能量转移系数为0.05keV/μm，吸收剂量为2Gy。计算该辐射在组织中产生的平均LET（线性能量传递）值约为多少keV/μm？（）A.0.1B.0.2C.0.3D.0.411、在核反应堆的热工设计中，需要考虑燃料元件的热膨胀问题。某燃料元件在运行过程中温度升高，由于热膨胀导致其尺寸发生变化。如果燃料元件的线膨胀系数为10^-5/℃，初始长度为10cm，温度升高了500℃，那么燃料元件的长度增加量大约是多少？（）A.0.05cmB.0.5cmC.5cmD.50cm12、核反应堆安全是核科学与技术中的关键问题。某沸水堆在运行过程中，出现了冷却剂流量下降的故障。如果不及时采取措施，堆芯温度将迅速上升。已知初始时刻堆芯功率为1000MW，冷却剂流量下降了50%，假设其他条件不变，在短时间内堆芯功率会上升到多少？（假设堆芯功率与冷却剂流量成正比）（）A.1500MWB.2000MWC.2500MWD.3000MW13、在核反应堆的安全壳设计中，需要考虑多种极端工况下的防护能力。已知安全壳的结构形式和材料特性，若要评估其在地震和飞机撞击等事故下的可靠性，还需要进行以下哪种分析？（）A.有限元模拟B.概率风险评估C.实验验证D.以上都是14、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.8000kWh15、核科学中的核素识别技术对于放射性物质的检测和分析非常重要。假设我们有一份未知的放射性样品，需要通过测量其衰变特性来确定核素种类。已知测量的半衰期、衰变模式和射线能量，如果测量结果存在一定的误差，对核素识别的准确性会产生怎样的影响？（）A.可能导致错误的识别B.影响不大，可以忽略C.只会影响定量分析，不影响定性分析D.以上都不对16、在核反应堆中，控制棒的作用至关重要。已知某压水堆在运行过程中，需要通过控制棒来调节反应性。控制棒通常由具有强吸收中子能力的材料制成，如硼或镉。当控制棒完全插入堆芯时，能够显著降低中子通量，从而实现停堆。假设该反应堆的初始功率为1000MW，在控制棒逐步插入的过程中，反应堆功率逐渐下降。如果控制棒插入一半时，反应堆功率下降到800MW，那么当控制棒全部插入时，反应堆功率大约会降低到多少？（）A.500MWB.300MWC.200MWD.100MW17、在核辐射剂量学中，当量剂量是一个重要的概念。关于当量剂量的计算，以下哪项是不正确的？（）A.当量剂量等于吸收剂量乘以辐射权重因子，用于考虑不同类型辐射的生物效应差异B.辐射权重因子是根据辐射的种类和能量确定的，例如α粒子的辐射权重因子较大C.当量剂量能够准确反映人体受到辐射后的损伤程度，是评估辐射危害的唯一指标D.对于多种辐射同时存在的情况，需要分别计算每种辐射的当量剂量，然后求和18、核科学中的核素迁移研究对于评估核污染的扩散和环境影响具有重要意义。核素在土壤、水体等介质中的迁移受到多种因素的影响，如核素的化学性质、介质的物理化学特性等。假设一种核素在酸性水体中的迁移速度比在中性水体中快，可能的原因是：（）A.核素溶解度增加B.形成了易迁移的化合物C.介质对核素的吸附减少D.以上都有可能19、在核反应堆的热工设计中，需要考虑燃料元件的热膨胀对堆芯性能的影响。已知燃料元件的材料和工作温度范围，若要评估热膨胀引起的应力分布，还需要知道以下哪个因素？（）A.燃料元件的几何形状B.冷却剂的流速分布C.堆芯的功率分布D.以上都是20、核反应堆的安全系统是保障其安全运行的关键。关于核反应堆安全系统的组成和功能，以下说法错误的是：（）A.紧急停堆系统能够在紧急情况下迅速停止反应堆的链式反应，防止事故进一步恶化B.余热排出系统用于在反应堆停堆后排出剩余热量，防止堆芯过热C.安全壳是最后一道屏障，能够防止放射性物质泄漏到环境中D.核反应堆的安全系统一旦建成，就无需进行维护和更新，可以长期可靠运行二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）阐述核电厂的运行管理和安全文化建设，包括运行人员的培训和资质要求、运行规程的制定和执行、安全文化的内涵和培育。分析如何通过有效的运行管理和安全文化建设确保核电厂的长期安全稳定运行。2、（本题5分）在核科学与技术领域，辐射防护标准和法规的制定是保障公众和工作人员安全的重要依据。请详细阐述辐射防护标准和法规的发展历程和现状，分析其制定的原则和依据。探讨如何在实践中贯彻执行辐射防护标准和法规，以及如何根据科学研究的进展和社会需求对其进行不断完善和更新。3、（本题5分）深入探讨核科学与技术中的辐射探测技术，包括探测器的类型（如气体探测器、闪烁探测器、半导体探测器等）、工作原理和性能特点。分析辐射探测系统的组成和设计要点，如信号处理、数据采集等。解释如何提高辐射探测的精度和灵敏度，以满足不同应用场景的需求，举例说明在核物理实验、环境监测中的辐射探测应用。三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一座核反应堆的安全壳为球形，内径为40m，设计压力为0.5MPa。假设安全壳材料的许用应力为150MPa，计算安全壳的壁厚。2、（本题5分）某核电厂的蒸汽发生器发生故障，导致二次侧蒸汽产量减少20%。已知正常情况下蒸汽产量为100t/h，计算故障情况下的蒸汽产量以及对电厂发电功率的影响。3、（本题5分）某研究用反应堆，其活性区由均匀分布的燃料元件组成，燃料元件为铀-235，富集度为4%。活性区的半径为50cm，高度为100cm，热中子通量为2.0×10^13n/(cm²·s)，铀-235的微观裂变截面为580×10^-24cm²。计算反应堆的热功率。若反应堆运行100天，求总共释放的能量。4、（本题5分）某研究用核反应堆，其堆芯采用均匀装载燃料的方式，燃料为铀-235，富集度为3.5%。堆芯的半径为80cm，高度为120cm，热中子通量为1.8×10^13n/(cm²·s)，铀-235的微观裂变截面为580×10^-24cm²。计算堆芯的热功率和燃料的裂变率。若反应堆运行200天，求燃料的燃耗深度。5、（本题5分）在一个沸水堆中，反应堆的冷却剂流量为9000kg/s，入口温度为180℃，出口温度为260℃。已知冷却剂的比热容为4.2kJ/(kg·℃)，计算冷却剂带走的热量。若反应堆的热功率为1800MW，求冷却剂的循环倍率。四、论述题（本大题共2个小