2025年大学《核物理》专业题库- 核技术在环境监测中的作用

2025年大学《核物理》专业题库——核技术在环境监测中的作用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项的字母填在题后的括号内）1.在利用放射性核素进行环境示踪时，选择示踪剂的首要原则通常是（）。A.半衰期尽可能长B.辐射毒性尽可能低C.在环境介质中具有良好的迁移能力和稳定性D.易于与待研究物质形成稳定的复合物2.测量环境水体中低浓度放射性核素时，为了提高探测效率并减少本底干扰，通常采用的方法是（）。A.增加样品采集量B.使用高灵敏度探测仪器，并进行长时间累计计数C.选择半衰期更短的核素作为示踪剂D.提高环境水体的放射性背景3.放射性核素衰变定律A=A₀e^(-λt)中，λ代表的是（）。A.放射性活度B.衰变常数C.半衰期D.平均寿命4.在进行土壤样品中天然放射性核素²³⁸U的α能谱测量时，通常需要使用（）。A.高分辨率β谱仪B.闪炼计数器C.气体proportional计数器D.硅半导体探测器5.辐射防护中，通常所说的“时间防护”是指（）。A.增加屏蔽材料厚度B.使用个人剂量计进行监测C.缩短接受辐射的时间D.增加与辐射源的距离6.伽马能谱分析中，能够用来确定放射性核素种类及其含量的主要依据是（）。A.计数率B.能谱峰形C.射线能量和相对强度D.半衰期7.中子活化分析（NAA）特别适用于痕量元素分析，其主要优势在于（）。A.不需要分离样品B.可同时测定多种元素C.对环境样品干扰小D.探测限可以很低8.对于核设施周边居民的外照射剂量监测，通常采用的方法是（）。A.个人剂量监测B.环境空气采样计数率测量C.土壤样品放射性测量D.居民体内放射性核素测量9.放射性核素示踪技术能够帮助我们研究污染物在环境中的（）。A.来源B.迁移路径C.转化过程D.以上都是10.在评估核事故对环境的影响时，环境监测的首要任务是（）。A.定期发布环境放射性水平通报B.迅速确定放射性物质释放的种类、强度和范围C.对受影响区域进行长期生态监测D.开展受污染区域的去污工作二、填空题（每空2分，共20分。请将答案填在题中的横线上）1.放射性核素的衰变方式主要包括α衰变、β衰变和γ衰变。2.吸收剂量D是指单位质量的受照物质吸收的电离辐射的平均能量，其国际单位制单位是戈瑞（Gy），专用单位是拉德（rad）。3.辐射防护的三个基本原则是防护最优化、剂量限值和随机效应的避免。4.测量环境样品中放射性核素的活度，常用的方法包括直接测量法（如计数法）和间接测量法（如化学分离-测量法）。5.根据国际放射防护委员会（ICRP）的建议，人体内每个器官或组织受到的电离辐射剂量当量（或有效剂量当量）不应超过规定的限值。三、简答题（每小题5分，共20分）1.简述利用放射性核素示踪技术研究地下水流向的基本原理。2.简述进行环境样品（如水样）放射性测量前，为什么要进行样品预处理？可能包括哪些步骤？3.简述外照射剂量估算的基本思路和所需的主要参数。4.简述伽马能谱分析中，能够用于定量的主要信息是什么？四、计算题（每小题10分，共20分）1.某放射性核素的半衰期为5天。如果初始活度为1×10⁶Bq，计算经过10天后，该核素的剩余活度是多少？2.假设某地区环境空气中的氡气（⁴²Rn）平均活度为100Bq/m³。一个人每天在这种环境下停留8小时，氡气及其子体的平均有效剂量当量率约为1.5µSv/(Bq·m³·h)。计算该人因吸入氡气产生的年平均有效剂量当量大约是多少？（假设呼吸率按标准值计算）五、论述题（每小题10分，共20分）1.论述核技术在监测核设施退役后环境放射性释放方面的作用和意义。2.结合具体实例，论述核技术在评估放射性污染对生物体影响方面的应用潜力。试卷答案一、选择题1.C2.B3.B4.D5.C6.C7.B8.B9.D10.B二、填空题1.衰变常数2.辐射防护3.²³⁸U4.¹⁴C5.10⁶三、简答题1.解析思路：利用示踪剂（如氚水、示踪矿物粉末）标记水流路径上的特定物质，通过测量下游或不同位置示踪剂的浓度变化或分布，结合水流模型，推断地下水的实际流向、流速和路径。2.解析思路：环境样品中的放射性核素往往浓度很低，且伴有复杂基体和干扰物质，直接测量会产生很大误差或无法测量。预处理旨在富集目标核素、去除干扰物质、减小样品体积，从而提高测量的准确性和可行性。常见步骤包括：样品采集、风干/灰化、溶解、沉淀、离子交换、萃取等。3.解析思路：外照射剂量估算基于剂量率与照射时间成正比的关系。基本思路是：首先确定受照者与辐射源的距离，根据辐射源强度和距离衰减规律（如点源遵循平方反比定律）计算距离处的剂量率；然后确定受照部位（如躯干、四肢）的照射面积和照射角度；最后将剂量率乘以照射时间，得到该部位的总吸收剂量。所需主要参数包括：辐射源的种类、活度或强度、辐射特性（能量、角度分布）、受照者与源的距离、受照部位的大小和角度、照射持续时间。4.解析思路：伽马能谱分析中，不同放射性核素发射的γ射线能量是特征性的，且其强度与核素活度相关。因此，通过测量探测器接收到的γ射线能量（由谱仪的道址对应）和对应的计数，可以得到能谱。谱图中的峰位置直接对应γ射线的能量，峰的相对计数（强度）与源中该核素的含量（活度）成正比。因此，峰的位置和相对强度是进行核素定性和定量分析的主要依据。四、计算题1.解析思路：利用衰变公式A=A₀e^(-λt)或A=A₀(1/2)^(t/T½)。首先计算衰变常数λ=ln(2)/T½=ln(2)/5天≈0.1386/天。然后用公式计算：A=1×10⁶*e^(-0.1386*10)≈1×10⁶*e^(-1.386)≈1×10⁶*0.25≈2.5×10⁵Bq。或者A=1×10⁶*(1/2)^(10/5)=1×10⁶*(1/2)^2=1×10⁶*0.25=2.5×10⁵Bq。答案：2.5×10⁵Bq2.解析思路：年平均有效剂量当量=平均剂量当量率×接触时间。平均剂量当量率=平均活度×剂量转换因子。已知平均活度为100Bq/m³，剂量转换因子为1.5µSv/(Bq·m³·h)，接触时间为每天8小时×365天/年=2920小时/年。计算平均剂量当量率=100Bq/m³×1.5µSv/(Bq·m³·h)=150µSv/(m³·h)。然后计算年平均有效剂量当量=150µSv/(m³·h)×2920h/年≈438000µSv/年=438mSv/年。答案：438mSv/年五、论述题1.解析思路：核设施退役后，可能存在大量含放射性废料、被污染的构筑物和设备。核技术（如辐射成像、活化分析、直接测量）可用于：精确定位和评估放射性污染源及污染范围；确保退役活动（如切割、拆除）过程中放射性释放受控；对退役后的环境（土壤、水体、空气）进行长期、可靠的监测，以验证其是否符合释放标准；为最终的场地管理和处置提供科学依据。其意义在于保障公众和从业人员的安全，确保环境得到有效修复和保护，并为相关法规的执行提供技术支撑。2.解析思路：核技术可用于直接测量生物体内或组织中的放射性核素含量，从而评估外部照射或摄入放射性物质后内剂量。例如，使用盖革计数器或液体闪烁计数器测量生物样本（毛发、