2025年大学核工程与核技术（核技术应用）期末试题

2025年大学核工程与核技术（核技术应用）期末试题

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共30分）（总共10题，每题3分，每题只有一个选项符合题意，请将正确选项填入括号内）1.以下哪种核技术在医学成像领域应用最为广泛？（）A.放射性核素显像B.中子活化分析C.核反应堆技术D.加速器技术2.核反应堆中控制反应速率的关键部件是（）。A.堆芯B.冷却剂C.控制棒D.反射层3.放射性物质的半衰期是指（）。A.放射性强度减弱一半所需的时间B.放射性物质完全衰变所需的时间C.放射性物质开始衰变的时间D.放射性物质达到稳定状态的时间4.核技术在工业探伤中主要利用了射线的（）特性。A.穿透性B.放射性C.荧光效应D.电离效应5.下列核素中，哪种常用于放射性示踪研究？（）A.碳-12B.氢-1C.碘-131D.铁-566.核辐射防护的基本原则不包括（）。A.实践的正当性B.防护的最优化C.个人剂量限值D.完全消除辐射7.加速器产生的高能粒子束可用于（）。A.治疗癌症B.发电C.制造核武器D.探测地下资源8.核技术在农业领域的应用不包括（）。A.辐射育种B.食品保鲜C.土壤改良D.基因编辑9.放射性物质的比活度是指（）。A.单位质量放射性物质的放射性活度B.单位体积放射性物质的放射性活度C.放射性物质的总活度D.放射性物质的衰变常数10.以下关于核反应堆安全壳的作用，说法错误的是（）。A.防止放射性物质泄漏B.承受反应堆的压力C.加速核反应进行D.抵御外部灾害对反应堆的破坏第II卷（非选择题共70分）二、填空题（每题2分，共10分）1.核反应堆的主要组成部分包括堆芯、______、控制棒驱动机构、蒸汽发生器等。2.放射性衰变的三种主要方式是α衰变、β衰变和______。3.核技术在环境监测中的应用包括监测大气中的______、水中的放射性物质等。4.核医学成像设备如SPECT（单光子发射计算机断层显像）是利用______原理进行成像的。5.加速器的主要组成部分有离子源、加速管、______等。三、简答题（每题10分，共30分）1.简述核反应堆的工作原理。2.说明放射性示踪技术的原理及在生物医学研究中的应用。3.核技术在工业中的应用有哪些？请举例说明。四、材料分析题（每题15分，共15分）材料：在某核技术应用项目中，使用的放射性源为钴-60，其半衰期为5.27年。该项目工作人员在操作过程中，由于防护不当，导致部分工作人员受到一定剂量的辐射照射。经过专业检测，发现某工作人员体内的放射性物质含量在照射后一段时间内呈指数衰减规律变化。已知照射后第1年，该工作人员体内放射性物质含量为初始含量的80%。问题：1.请建立该工作人员体内放射性物质含量随时间变化的数学模型。2.计算照射后第3年该工作人员体内放射性物质含量为初始含量的百分之多少？（结果保留一位小数）五、论述题（15分）随着核技术的不断发展，其在各个领域的应用越来越广泛，但同时也带来了一些潜在的风险。请论述核技术应用中的风险与应对措施。答案：一、选择题1.A2.C3.A4.A5.C6.D7.A8.D9.A10.C二、填空题1.冷却系统2.γ衰变3.放射性颗粒物4.放射性核素发射的γ光子5.偏转磁铁三、简答题1.核反应堆利用核燃料（如铀-235等）在中子的轰击下发生裂变反应，释放出大量能量。裂变产生的中子又会继续引发其他核燃料的裂变，形成链式反应。通过控制棒控制中子数量，从而控制反应速率。冷却剂带走反应产生的热量，使反应堆保持稳定运行，并将热量传递给蒸汽发生器，产生蒸汽推动汽轮机发电。2.放射性示踪技术原理：利用放射性核素及其化合物与被研究物质具有相同的化学性质，将放射性核素引入被研究体系中，通过探测放射性来追踪被研究物质的运动、变化规律。在生物医学研究中的应用：如研究药物在体内的代谢过程，通过标记药物中的放射性核素，观察药物在体内的吸收、分布、代谢和排泄情况；研究生物大分子的合成、转运等过程。3.核技术在工业中的应用：无损检测，利用射线穿透物体，检测内部缺陷，如检测金属材料内部的裂纹等；厚度测量，通过射线穿过材料后的强度变化测量材料厚度；密度测量，利用射线与物质相互作用来测量物质密度；辐射加工，利用射线对材料进行改性，如提高塑料的强度、改善橡胶的性能等。四、材料分析题1.设初始放射性物质含量为\(N_0\)，经过\(t\)年后的含量为\(N(t)\)，根据指数衰减规律\(N(t)=N_0e^{-\lambdat}\)。已知半衰期\(T=5.27\)年，可得\(\lambda=\frac{\ln2}{T}=\frac{\ln2}{5.27}\)。又已知\(t=1\)年时，\(N(1)=0.8N_0\)，代入\(N(t)=N_0e^{-\lambdat}\)可得\(0.8N_0=N_0e^{-\lambda}\)，解出\(\lambda\)，进而得到\(N(t)=N_0e^{-\frac{\ln2}{5.27}t}\)。2.当\(t=3\)年时，\(N(3)=N_0e^{-\frac{\ln2}{5.27}\times3}\)，计算可得\(N(3)\approx0.64N_0\)，即照射后第3年该工作人员体内放射性物质含量约为初始含量的64.0%。五、论述题核技术应用中的风险：辐射危害，可能导致人员受到辐射损伤，引发各种疾病甚至死亡；环境污染，放射性物质泄漏可能污染土壤、水源、空气等环境；核事故风险，如反应堆失控等可能造成大规模放射性物质释放