2025年工学核科学与技术测试试卷（含答案）

2025年工学核科学与技术测试试卷（含答案）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.在放射系衰变中，子体核的活度最初高于母体核，随后逐渐下降至低于母体核并保持此状态，其主要原因是（）。A.子体半衰期远长于母体半衰期B.子体衰变常数远大于母体衰变常数C.子体发生分支衰变，部分核素不进入稳定核D.母体衰变产生的子体初始能量过高2.根据核裂变的能量释放原理，铀-235吸收中子发生裂变时，裂变碎片通常具有（）。A.很高的结合能，释放大量能量B.很低的结合能，需要吸收能量C.中等的结合能，能量释放很少D.接近零的结合能，处于激发态3.在核反应堆的临界安全分析中，下列哪个因素增加会导致反应堆更容易达到临界状态？（）A.中子泄漏概率增大B.系统平均中子密度降低C.中子寿命缩短D.核材料的吸收截面减小4.放射性核素衰变遵循的统计规律是（）。A.指数衰变律B.对数衰变律C.线性衰变律D.抛物线衰变律5.下列哪种辐射类型在穿过物质时，其能量损失主要依赖于电离作用？（）A.中子辐射B.γ射线辐射C.β射线辐射D.α粒子辐射6.核燃料循环中的“后处理”阶段主要目的是（）。A.提高铀浓缩程度B.回收和分离乏燃料中的裂变产物和未裂变的铀、钚C.初步加工铀矿石D.生产核反应堆用燃料元件7.在核反应堆冷却系统中，使用重水（D₂O）的主要优点之一是（）。A.高中子吸收截面B.高比热容和低沸点C.对中子的慢化效果好且吸收截面低D.价格低廉且易得8.根据朗伯-比尔定律，当入射光强度一定时，溶液的吸光度与其浓度成（）关系。A.正比B.反比C.指数D.对数9.辐射防护中提到的“时间防护”原则是指（）。A.增加屏蔽材料的厚度B.增加人与辐射源的距离C.缩短接触辐射源的时间D.使用个人防护用品10.在核反应堆压力容器上开设观察孔时，通常采用低中子通量设计，主要是为了（）。A.防止压力容器材料被活化B.提高中子利用率C.降低反应堆功率D.方便人员操作二、填空题（每空2分，共20分。请将答案填在题中横线上）1.放射性衰变的基本类型包括α衰变、______衰变和γ衰变。2.核反应方程式必须满足质量数守恒和______守恒。3.标识反应是指入射粒子与靶核作用后，只发生核转变，______不发生转变。4.核反应堆中，控制棒的主要功能是吸收中子，以调节反应堆的______。5.辐射剂量是指生物组织或体液接受电离辐射的______。6.1Curie(Ci)的放射性活度定义为1克镭-226衰变的______。7.核材料的宏观吸收截面（σ）表示单位体积材料对中子的吸收概率，其国际单位制单位是______。8.核燃料棒在反应堆内运行一段时间后，其功率密度会逐渐升高，这种现象称为______。9.能够使原子核发生电离或激发的辐射称为______。10.标识放射源是指其放射性活度水平在规定条件下不会发生______变化的放射源。三、计算题（每题10分，共30分）1.已知某放射性核素的半衰期为5天。求：(1)该核素的衰变常数λ是多少？(2)经过10天后，该核素的剩余活度是其初始活度的百分之多少？（结果保留两位小数）2.在一个简单的核反应堆中，中子源提供的初始中子注量为10⁹个/秒，中子在增殖过程中，平均每个中子最终产生2.5个新的中子。假设没有中子损失，求达到临界状态时，中子增殖比k是多少？稳态运行时，每个中子源中子产生多少个次级中子？（稳态时中子密度不再变化）3.一位工作人员在一次操作中接受了某放射源照射，距离源中心1米处停留了20分钟。已知该源发出的是能量为0.1MeV的γ射线，在该距离处测得γ射线空气比释动能率为5μGy/h。假设工作人员全身有效剂量当量率与空气比释动能率成正比，且空气质量吸收系数μ=0.22cm²/g，求该工作人员全身接受的当量剂量大约是多少戈瑞？（结果保留两位小数，有效剂量当量率转换因子取1Sv/Gy）四、分析题（每题15分，共30分）1.简述核裂变反应堆中，中子经济性（中子平衡）的重要性及其主要影响因素。2.解释什么是辐射防护的“随机效应”和“确定性效应”？两者在辐射防护实践中应如何区分对待？试卷答案一、选择题1.C2.A3.C4.A5.C6.B7.C8.A9.C10.A二、填空题1.β2.电荷（或质子数）3.光子（或伽马射线）4.反应性（或功率）5.当量6.秒7.m²/s8.燃料燃耗（或功率升高）9.电离辐射10.显著变化三、计算题1.(1)λ=ln(2)/T½=0.693/5d≈0.1386d⁻¹(2)N(t)/N₀=e⁻ᵗᵖ=e⁻(0.693/5)×10≈e⁻1.386≈0.25=25.00%2.k=次级中子数/初级中子数=2.5/1=2.5稳态时，每个中子源中子产生的次级中子数仍为2.5个。3.空气吸收剂量率D_air=5μGy/h=5×10⁻⁶Gy/h距离1米处，工作人员全身当量剂量率H=μ×D_air≈0.22cm²/g×5×10⁻⁶Gy/h转换单位：0.22cm²/g=0.22×10⁻⁴m²/kg，1h=3600sH≈0.22×10⁻⁴m²/kg×5×10⁻⁶Gy/h×3600s/hH≈0.22×5×3.6×10⁻¹⁰GyH≈3.96×10⁻¹⁰Gy=3.96×10⁻⁷Sv约为0.0040mSv(保留两位小数)四、分析题1.中子经济性是指反应堆中中子循环利用的程度和效率，它决定了反应堆的功率输出、燃料利用率、临界安全以及是否存在中子泄漏等问题。良好的中子经济性意味着能最大限度地利用中子进行裂变，提高能量输出和燃料效率，并减少中子损失和次级核素的产生。主要影响因素包括：反应堆几何形状、材料特性（吸收截面、散射截面）、燃料类型与富集度、慢化剂和冷却剂性质、控制棒和毒物含量、以及运行功率水平等。2.确定性效应是在受照剂量达到一定阈值后才会出现的、程度与剂量相关的有害效应，其效应的性质和严重程度与剂量有关，且通常具有可逆性或自限性。常见的确定性效应