2025年核电基础知识考试题库及答案

2025年核电基础知识考试题库及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.下列关于核反应堆的描述中，正确的是（）。A.核反应堆的核心功能是将核能直接转化为电能B.所有核反应堆均需通过慢化剂降低中子速度C.压水堆（PWR）的冷却剂与慢化剂为同一物质D.快中子堆（FBR）的中子能量主要分布在热中子能区答案：C（压水堆使用轻水作为冷却剂和慢化剂；A错误，核能需先转化为热能再发电；B错误，快堆无需慢化剂；D错误，快堆中子为高能快中子）2.铀-235发生热中子裂变时，平均每次裂变释放的中子数约为（）。A.1.5个B.2.43个C.3.2个D.4.0个答案：B（铀-235热中子裂变平均释放2.43个中子）3.压水堆一回路系统的主要功能不包括（）。A.传递反应堆产生的热量至二回路B.维持反应堆内中子慢化环境C.控制反应堆功率和反应性D.作为放射性物质的第一道安全屏障答案：C（控制反应性主要通过控制棒和化学补偿，一回路主要功能为热量传递、慢化、屏障）4.下列核素中，属于可裂变核素的是（）。A.铀-238B.钍-232C.钚-239D.铀-234答案：C（可裂变核素指能由热中子引发裂变的核素，包括铀-235、钚-239、铀-233；铀-238、钍-232为可转换核素）5.核电厂辐射防护的“ALARA原则”指的是（）。A.尽可能高的辐射水平B.合理可行尽量低C.绝对低于本底辐射D.严格符合法定限值答案：B（ALARA即AsLowAsReasonablyAchievable，合理可行尽量低）6.压水堆蒸汽发生器的主要作用是（）。A.将一回路冷却剂的热量传递给二回路水，产生蒸汽B.储存反应堆停堆后的剩余热量C.过滤一回路中的放射性杂质D.控制二回路蒸汽压力答案：A（蒸汽发生器是一、二回路的热交换设备，将一回路热量传递给二回路生成蒸汽）7.核燃料元件包壳的主要材料是（）。A.不锈钢B.锆合金C.铝合金D.钛合金答案：B（锆合金具有低中子吸收截面、良好的耐腐蚀性和机械性能，是压水堆燃料包壳的标准材料）8.下列关于核裂变链式反应的描述中，错误的是（）。A.链式反应需要中子增殖系数k≥1B.热中子堆中，慢化剂的作用是降低中子能量以提高铀-235的裂变概率C.控制棒通过吸收中子调节反应性D.快堆中，铀-238吸收中子后可转化为钚-239，实现核燃料增殖答案：A（链式反应持续的条件是有效增殖系数keff≥1，而非中子增殖系数k）9.核电厂应急堆芯冷却系统（ECCS）的主要功能是（）。A.在正常运行时维持反应堆温度B.在失水事故（LOCA）时向堆芯注入冷却水，防止燃料包壳熔化C.处理核电厂产生的放射性废水D.监测反应堆内中子通量答案：B（ECCS是安全系统，用于事故工况下冷却堆芯，防止堆芯熔毁）10.下列关于核辐射的描述中，正确的是（）。A.α射线穿透能力强，需铅板屏蔽B.β射线主要危害是内照射C.γ射线电离能力强，对人体伤害小D.中子射线无法被任何物质屏蔽答案：B（α射线穿透能力弱，一张纸即可屏蔽；β射线穿透能力中等，主要危害内照射；γ射线电离能力弱但穿透性强，需厚铅或混凝土屏蔽；中子可被含氢物质（如水、石蜡）慢化并吸收）11.压水堆一回路压力通常维持在（）。A.1-3MPaB.5-8MPaC.15-16MPaD.20-25MPa答案：C（压水堆一回路压力约15.5MPa，确保冷却剂在堆芯高温下不沸腾）12.核电厂常用的中子探测器不包括（）。A.电离室B.闪烁计数器C.半导体探测器D.气压计答案：D（气压计用于测量压力，非中子探测设备）13.下列核燃料循环环节中，属于后处理的是（）。A.铀矿开采B.铀浓缩C.乏燃料中铀、钚的分离回收D.燃料元件制造答案：C（后处理是对乏燃料进行化学处理，分离可回收的铀、钚和裂变产物）14.快中子堆与热中子堆的主要区别是（）。A.快堆使用水作为慢化剂，热堆不使用B.快堆中子能量高，无需慢化剂C.快堆燃料为天然铀，热堆为低浓铀D.快堆无法实现核燃料增殖答案：B（快堆利用快中子引发裂变，无需慢化剂；热堆需慢化剂降低中子能量）15.核电厂“三道安全屏障”不包括（）。A.燃料包壳B.一回路压力边界C.安全壳D.汽轮机厂房答案：D（三道屏障为燃料包壳、一回路压力边界、安全壳）二、判断题（每题1分，共10分）1.核裂变释放的能量主要来自质量亏损，符合爱因斯坦质能方程E=mc²。（）答案：√2.压水堆二回路的水与一回路的水直接混合，共同参与循环。（）答案：×（一、二回路通过蒸汽发生器间接换热，无直接混合）3.核电厂放射性废物中的短寿命核素（如碘-131）可通过放置衰变后再处理。（）答案：√4.快中子堆可以将铀-238转化为钚-239，实现核燃料的增殖（增殖比＞1）。（）答案：√5.核辐射的生物效应中，确定性效应有剂量阈值，超过阈值会导致严重损伤；随机性效应无阈值，概率随剂量增加而升高。（）答案：√6.控制棒插入反应堆堆芯越深，吸收的中子越多，反应性越高。（）答案：×（控制棒插入越深，吸收中子越多，反应性越低）7.核电厂的“纵深防御”原则要求设置多道独立的安全措施，确保单一故障不导致事故。（）答案：√8.铀-235的富集度是指铀-235在天然铀中的质量占比，压水堆燃料富集度通常为3%-5%。（）答案：√9.核电厂停堆后，堆芯仍会因裂变产物衰变释放热量（剩余发热），需持续冷却。（）答案：√10.辐射剂量的单位是戈瑞（Gy），用于衡量吸收的能量；当量剂量的单位是希沃特（Sv），考虑了不同辐射的生物效应差异。（）答案：√三、填空题（每题2分，共20分）1.核反应堆按中子能谱分类，可分为热中子堆、中能中子堆和__________。答案：快中子堆2.压水堆燃料组件中的燃料棒由__________（填核素）陶瓷芯块填充，外覆锆合金包壳。答案：二氧化铀（UO₂）3.核电厂安全壳的主要功能是在严重事故下防止__________泄漏至环境。答案：放射性物质4.核裂变链式反应的临界条件是有效增殖系数keff__________（填“＞”“＝”或“＜”）1。答案：＝5.核辐射防护中，外照射防护的三要素是时间、距离和__________。答案：屏蔽6.压水堆一回路冷却剂中需添加硼酸，其作用是通过__________吸收中子，调节反应性。答案：硼-10（¹⁰B）7.核燃料循环的前端包括铀矿开采、__________、铀浓缩和燃料元件制造。答案：铀转化（或“铀纯化”）8.快中子堆的增殖比（PBR）定义为生成的易裂变核素量与消耗的易裂变核素量之比，当PBR＞1时，可实现__________。答案：核燃料增殖9.核电厂常用的中子慢化剂有轻水、重水和__________（举一例）。答案：石墨（或“铍”）10.核事故分级（INES）中，7级为最严重级别，历史上__________（填事故名称）和福岛核事故被定为7级。答案：切尔诺贝利核事故四、简答题（每题5分，共20分）1.简述压水堆（PWR）的主要特点。答案：压水堆的主要特点包括：①采用轻水（H₂O）作为冷却剂和慢化剂；②一回路压力高（约15.5MPa），确保冷却剂在堆芯高温（约300℃）下不沸腾；③二回路与一回路通过蒸汽发生器间接换热，避免二回路水被放射性污染；④使用低浓铀（U-235富集度3%-5%）作为燃料；⑤安全系统完善，设置三道安全屏障（燃料包壳、一回路压力边界、安全壳）。2.说明核辐射“外照射”与“内照射”的区别及防护措施。答案：外照射是放射性物质在体外对人体的照射（如γ射线、中子），防护措施为缩短接触时间、增大与源的距离、设置屏蔽（如铅板、混凝土）；内照射是放射性物质通过吸入、食入或皮肤进入体内后的照射（如α、β射线核素），防护措施为防止放射性物质进入体内（如佩戴防护面罩、避免直接接触污染物品、严格遵守操作规范）。3.什么是核反应堆的“剩余发热”？为什么停堆后仍需冷却？答案：剩余发热是核反应堆停堆后，堆芯因裂变产物衰变（约占90%）和锕系元素衰变（约占10%）继续释放的热量。停堆后若不持续冷却，剩余发热会导致堆芯温度升高，可能造成燃料包壳熔化、放射性物质泄漏。例如，福岛核事故中，地震导致应急电源失效，冷却系统停运，最终引发堆芯熔毁。4.简述压水堆“三道安全屏障”的具体内容及其作用。答案：①燃料包壳：由锆合金制成，密封二氧化铀燃料芯块，防止裂变产物（如碘-131、铯-137）释放到一回路；②一回路压力边界：包括反应堆压力容器、管道和主泵，形成封闭系统，防止一回路带放射性的冷却剂泄漏；③安全壳：由厚钢筋混凝土（约1米）或钢衬里构成，在严重事故（如失水事故、堆芯熔毁）下，包容放射性物质，防止其扩散至环境。五、计算题（10分）已知铀-235每次裂变释放约200MeV能量，1MeV=1.6×10⁻¹³J，阿伏伽德罗常数Nₐ=6.02×10²³mol⁻¹，铀-235的摩尔质量为235g/mol。计算1kg铀-235完全裂变释放的总能量（单位：kJ）。解：（1）1kg铀-235的物质的量n=1000g/235g/mol≈4.255mol；（2）铀原子数N=n×Nₐ=4.255mol×6.02×10²³mol⁻¹≈2.56×10²⁶个；（3）总能量E=N×200MeV=2.56×10²⁶×200×1.6×10⁻¹³J=8.192×10¹³J；（4）转换为kJ：E=8.192×10¹³J=8.192×10¹⁰kJ。答案：约8.19×10¹⁰kJ（或8.2×10¹⁰kJ）六、案例分析题（10分）假设某压水堆核电厂发生小破口失水事故（LOCA），一回路冷却剂通过破口泄漏，压力下降。请分析：（1）事故可能引发的后续现象；（2）核电厂安全系统的应对措施。答案：（1）后续现象：①一回路压力下降，冷却剂沸点降低，部分水蒸发为蒸汽，堆芯冷却能力下降；②堆芯温度升高，燃料包壳可能因过热（＞1200℃）发生锆水反应（Zr+2H₂O→ZrO₂+2H₂），产生氢气，存在氢气爆炸风险；③反应堆保护系统（RPS）触发紧急停堆（控制棒快速插入），但堆芯仍有剩余发热；④若冷却剂持续泄漏，堆芯可能裸露，导致燃料熔化，