核电厂化学与燃料工程师面试题及解析

2026年核电厂化学与燃料工程师面试题及解析一、单选题（共5题，每题2分）1.题干：在核电厂化学水处理中，用于去除水中溶解性硅的最佳化学方法是？A.活性炭吸附B.离子交换树脂C.石灰-纯碱软化法D.反渗透膜分离答案：C解析：水中溶解性硅的主要去除方法是石灰-纯碱软化法，通过调节pH值使硅酸钙和硅酸镁沉淀析出。活性炭吸附主要用于有机物去除，离子交换树脂适用于离子去除，反渗透膜分离依靠压力驱动，无法有效去除硅。2.题干：核燃料棒在反应堆内发生一次水化学腐蚀时，最容易形成的腐蚀产物是？A.氧化铁（Fe₂O₃）B.氢氧化铀（U(OH)₄）C.硅酸铀酰（UO₂(SiO₃)₂·2H₂O）D.氯化铀（UCl₄）答案：C解析：水化学腐蚀中，铀燃料与水反应会形成硅酸铀酰沉淀，这是核燃料棒常见的腐蚀产物之一。氧化铁主要出现在钢铁设备腐蚀中，氢氧化铀是水溶液中的铀存在形式，氯化铀在高温下才会形成。3.题干：在核电厂蒸汽发生器传热管泄漏检测中，常用的化学方法不包括？A.活性示踪剂法B.硅酸根离子监测法C.金属离子浓度分析法D.气体示踪剂法答案：B解析：蒸汽发生器泄漏检测常用活性示踪剂法（如氚水）、气体示踪剂法（如氦气）或金属离子浓度分析法。硅酸根离子监测法主要用于水化学平衡分析，与泄漏检测无关。4.题干：核燃料后处理中，用于分离铀和钚的化学方法主要是？A.超临界流体萃取B.电化学沉积C.溶剂萃取（如P350流程）D.离子交换吸附答案：C解析：核燃料后处理中，溶剂萃取法（如P350流程，使用TBP萃取剂）是分离铀和钚的主流技术。超临界流体萃取效率高但成本高，电化学沉积用于金属回收，离子交换吸附主要用于纯化。5.题干：核电厂循环水系统中最常见的生物粘泥成分是？A.硅藻土B.铁细菌菌胶团C.有机腐殖质D.碳酸钙结晶答案：B解析：生物粘泥主要由微生物（如铁细菌）及其代谢产物形成的菌胶团构成。硅藻土是自然沉积物，有机腐殖质是溶解性物质，碳酸钙结晶是水垢成分。二、多选题（共4题，每题3分）1.题干：核电厂化学水处理中，pH值控制的主要目的是？A.防止设备腐蚀B.维持水硬度平衡C.抑制溶解氧腐蚀D.确保树脂再生效率答案：A、C、D解析：pH值控制能减缓酸性水对设备的腐蚀，抑制溶解氧腐蚀，并保证离子交换树脂在再生时有效。水硬度平衡与pH无关。2.题干：核燃料在辐照后可能发生哪些化学变化？A.燃料裂变气体释放B.燃料裂变碎片沉淀C.燃料铀的氧化态变化D.燃料包壳腐蚀答案：A、B、C解析：辐照会导致燃料裂变气体（如氦）释放，裂变碎片形成沉淀物，铀的氧化态可能从U⁴⁺变为UO₂²⁺。包壳腐蚀是包壳材料的变化，非燃料本身。3.题干：核电厂化学监督中，需要监测的离子有哪些？A.氢离子（H⁺）B.氯离子（Cl⁻）C.硅酸根离子（SiO₃²⁻）D.重水（D₂O）含量答案：A、B、C解析：化学监督需监测pH、氯离子（腐蚀监测）、硅酸根（沉淀控制）。重水含量属于水化学平衡参数，但非常规离子监测项目。4.题干：核燃料处理过程中，哪些设备可能发生腐蚀？A.溶剂萃取塔B.离子交换柱C.反应堆压力容器D.燃料贮存罐答案：A、B、D解析：溶剂萃取塔（萃取剂腐蚀）、离子交换柱（树脂腐蚀）、燃料贮存罐（水化学腐蚀）都可能发生腐蚀。反应堆压力容器主要受高温高压影响，腐蚀形式不同。三、简答题（共3题，每题4分）1.题干：简述核电厂化学水处理中，除氧的必要性和常用方法。答案：必要性：溶解氧会导致金属设备发生电化学腐蚀（如点蚀），缩短设备寿命。除氧可防止腐蚀，确保系统安全运行。常用方法：-热力除氧：通过加热水至沸腾，使溶解氧挥发；-药剂除氧：投加亚硫酸氢钠（NaHSO₃）还原氧气；-吸附除氧：使用钯膜或活性炭吸附氧气。2.题干：简述核燃料后处理中，PUREX流程的主要步骤。答案：PUREX流程（PlutoniumandUraniumRecoverybyEXtraction）主要步骤：-酸浸：将乏燃料溶解于硝酸中，形成含铀、钚、裂变产物的溶液；-萃取：用TBP-煤油萃取剂萃取铀和钚，分离出裂变产物；-反萃取：用氨水反萃取铀和钚，分离出钚；-纯化：进一步纯化铀和钚，制备成新燃料或核材料。3.题干：简述核电厂蒸汽发生器传热管腐蚀的类型及预防措施。答案：腐蚀类型：-水侧腐蚀：由溶解氧、氯离子、pH波动引起；-汽侧腐蚀：由蒸汽带水（含酸性物质）引起；预防措施：-加强水化学控制（除氧、控制pH）；-使用耐腐蚀材料（如镍基合金）；-定期清洗传热管，去除沉积物。四、论述题（共2题，每题6分）1.题干：论述核电厂化学监督的重要性及其主要监测指标。答案：化学监督是确保核电厂安全运行的关键环节，其重要性体现在：-控制腐蚀与结垢：防止设备损坏；-维持水化学平衡：保证反应堆冷却剂性能；-监测异常工况：及时发现泄漏或污染。主要监测指标：-pH值与电导率：反映水化学状态；-溶解氧与二氧化碳：防止腐蚀；-氯离子与硅酸根：控制腐蚀与沉淀；-裂变产物浓度：评估堆芯状态。2.题干：论述核燃料在反应堆内发生腐蚀的机理及其影响。答案：腐蚀机理：-水化学腐蚀：反应堆冷却剂中的溶解氧、氯离子等与燃料包壳反应，形成氧化物或氯化物；-应力腐蚀：高温高压下，腐蚀与应力共同作用，导致裂纹扩展；-裂变产物渗透：长周期运行中，裂变碎片向包壳内渗透，引发应力集中。影响：-缩短设备寿命；-导致燃料棒破损，释放放射性物质；-影响反应堆功率分布，危及安全运行。预防措施包括优化水化学控制、使用耐腐蚀材料、加强燃料预处理等。五、计算题（共2题，每题6分）1.题干：某核电厂反应堆冷却剂中溶解氧含量为15ppb（质量浓度），换算为摩尔浓度（单位：mol/L），假设水的密度为1g/cm³，氧的摩尔质量为32g/mol。答案：换算步骤：-15ppb=15mg/m³=15mg/L；-摩尔浓度=15mg/L÷32g/mol=0.46875mmol/L=4.69×10⁻⁴mol/L。2.题干：某溶剂萃取实验中，100mL水相含0.1mol/L的铀，用500mL萃取剂萃取，分配系数Kd=2。求萃取后水相中铀的残留浓度。答案：换算步骤：-初始铀总量=0.1mol/L×0.1L=0.01mol；-萃取平衡时，铀在两相中分配：设萃取相中铀为xmol，水相残留ymol；-0.01-y=x；-x/y=2，解得x=0.00667mol，y=0.00333mol；-残留浓度=0.00333mol÷0.1L=0.0333mol/L。六、案例分析题（共1题，10分）1.题干：某核电厂蒸汽发生器发生传热管泄漏，化学监督发现水侧pH值波动，氯离子浓度升高。分析可能的原因并提出解决方案。答案：原因分析：-pH值波动：可能由冷却剂中氨水浓度变化（如挥