宁夏艺术职业学院《核技术应用发展与创新》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《核技术应用发展与创新》2023-2024学年第二学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共15个小题，每小题1分，共15分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、在核辐射监测中，个人剂量监测是保障工作人员安全的重要措施。假设一位核设施工作人员需要佩戴个人剂量计，以下关于个人剂量计的选择和使用的描述，哪一项是不正确的？（）A.个人剂量计的类型包括胶片剂量计、热释光剂量计和电子剂量计等B.剂量计应佩戴在身体表面靠近辐射源的位置，以准确测量剂量C.个人剂量计需要定期更换和校准，以确保测量结果的准确性D.工作人员可以根据自己的感觉和经验判断是否受到了过量辐射，而不必依赖个人剂量计2、在核材料的检测和分析中，常常使用质谱仪来测量同位素的丰度。某质谱仪能够分辨质量相差0.1原子质量单位的同位素。对于铀-235和铀-238两种同位素，其质量分别约为235和238原子质量单位。使用该质谱仪能否有效区分这两种同位素？（）A.能，清晰区分B.能，较难区分C.不能，无法分辨D.不确定，取决于其他因素3、在核反应堆的燃料管理中，需要优化燃料的布置和换料策略。假设一个压水堆在运行一定周期后需要换料，那么如何确定换料的时间和新燃料的装载位置？燃料管理对反应堆的经济性和安全性有怎样的影响？怎样通过先进的计算方法来优化燃料管理方案？（）A.根据燃耗计算，影响成本和风险，运用优化算法，持续改进方案B.依照运行经验，考虑资源利用，采用传统方法，保障稳定运行C.依据设计寿命，关注市场价格，借助模拟软件，满足需求即可D.以上均不正确4、核反应堆中的燃料元件在经过一段时间的运行后会产生裂变产物，这些裂变产物的放射性和毒性各不相同。假设某燃料元件运行了一定时间后，产生了一种半衰期为20年的裂变产物，初始活度为10^(12)Bq。经过60年后，该裂变产物的活度大约变为多少？（）A.1.25×10^(11)BqB.2.5×10^(11)BqC.5×10^(11)BqD.1×10^(12)Bq5、在核反应堆的停堆过程中，需要采取一系列措施确保安全。以下哪种措施是为了防止停堆后余热无法排出导致堆芯温度过高？（）A.启动应急冷却系统B.插入全部控制棒C.关闭主泵D.以上都是6、核技术在工业领域有广泛的应用，如无损检测、辐射加工等。在无损检测中，利用γ射线检测金属部件内部的缺陷，其依据是（）A.γ射线的穿透能力和不同物质对γ射线的吸收差异B.γ射线的电离作用C.γ射线的荧光效应D.γ射线的化学效应7、在核辐射防护中，个人防护用品起着重要的作用。常见的个人防护用品有防护服、防护手套、防护眼镜等。这些防护用品的防护性能主要取决于（）A.材料的厚度和密度B.材料的颜色和款式C.材料的价格和品牌D.材料的柔软度和舒适度8、核反应堆的反应性控制方式有多种。某研究堆采用控制棒来调节反应性，控制棒材料为银-铟-镉合金。当控制棒完全插入堆芯时，能够引入的负反应性为0.05。若要使反应堆停堆，至少需要插入多少根这样的控制棒？（假设每根控制棒引入的反应性相同，且反应堆的初始反应性为0.1）（）A.2根B.3根C.4根D.5根9、核电厂的选址需要综合考虑多种因素。假设一个地区正在评估建设核电厂的可行性，以下关于选址要求的分析，哪一项是不正确的？（）A.应远离人口密集区和重要的生态保护区，以降低潜在风险B.地质条件稳定，能够承受地震等自然灾害的影响C.有充足的水源用于冷却反应堆，并且便于排放余热D.当地的经济发展水平是选址的首要考虑因素，经济发达地区优先建设10、核技术在农业领域的应用包括辐射育种、食品辐照保鲜等。辐射育种通过诱发植物基因突变来选育优良品种。在辐射育种过程中，选择合适的辐射剂量至关重要。如果辐射剂量过低，可能会：（）A.无法产生变异B.产生过多有害变异C.变异效果不明显D.导致植株死亡11、核废物处置是核工业面临的一个重要挑战。假设要处置一批低放射性废物，有多种处置方案可供选择，如浅地层埋藏、海洋投放等。已知废物的放射性活度、半衰期和环境影响，如果要选择一种对环境影响最小的处置方案，应该考虑哪些因素？（）A.处置成本B.放射性衰减速度C.与生态系统的相互作用D.以上都是12、在核电厂的运行过程中，需要对反应堆的功率进行监测和控制。常用的功率测量方法有中子通量测量、热量产生测量等。假设反应堆功率发生了突然的变化，以下哪种测量方法能够更快速地反映功率的变化？（）A.中子通量测量B.热量产生测量C.两者同样快速D.无法确定13、在核科学研究中，中子散射技术是一种重要的研究手段。中子散射可以用于研究物质的结构和动态特性。中子散射的优势在于（）A.中子与原子核的相互作用较强B.中子的穿透能力较弱C.中子的产生和探测比较容易D.中子不会对样品造成损伤14、核电厂的应急电源系统在事故情况下保障重要设备的供电。某核电厂应急电源的容量为1000kW，持续供电时间要求为4小时。若负载功率为500kW，计算应急电源所需的储能容量。A.2000kWhB.4000kWhC.6000kWhD.8000kWh15、在核材料的检测和分析中，质谱技术是一种常用的方法。它可以精确测量元素的同位素组成和含量。假设要检测一种未知的核材料样品，质谱技术能够提供的关键信息是：（）A.元素种类B.同位素比例C.杂质含量D.以上都是二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）详细分析核科学与技术中的核医学影像技术的发展，如SPECT、PET/CT、MRI与核医学的融合等。解释这些技术的原理和优势，以及在疾病诊断中的应用进展。分析核医学影像技术面临的挑战和未来发展方向，举例说明在肿瘤分期、神经系统疾病诊断中的应用。2、（本题5分）核科学与技术中的核数据对于反应堆设计、核反应计算、辐射防护等方面至关重要。请详细阐述核数据的类型（如截面数据、衰变数据等）和来源，分析核数据的不确定性对计算结果的影响。探讨如何评估和改进核数据的质量，以及如何在实际应用中合理处理核数据的不确定性。3、（本题5分）全面论述核科学与技术中的核技术在材料表面改性中的应用，如离子注入、等离子体表面处理等。分析这些技术对材料表面性能（如硬度、耐磨性、耐腐蚀性）的改善机制。解释如何选择合适的核技术方法进行材料表面改性，举例说明在航空航天、汽车工业中的应用。4、（本题5分）核辐射探测是核科学研究和应用的重要手段。深入论述核辐射探测的基本原理和方法，包括电离室、闪烁探测器、半导体探测器等常见探测器的工作机制。分析影响核辐射探测精度和效率的因素，如探测器性能、辐射能量和类型等。探讨核辐射探测在医学、工业、环境监测等领域的具体应用，并举例说明其在解决实际问题中的关键作用。三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）详细论述核反应堆的安全系统设计，包括紧急停堆系统、余热排出系统、安全壳结构等。分析可能导致核反应堆事故的原因（如设计缺陷、人为失误、自然灾害等），探讨如何通过技术改进和管理措施提高核反应堆的安全性，以及在事故发生时应采取的应急响应策略。2、（本题5分）详细论述核辐射剂量学的基本概念和测量方法，包括吸收剂量、当量剂量和有效剂量的定义和计算。分析不同辐射场中剂量的测量技术和误差来源，探讨如何提高辐射剂量测量的准确性和可靠性。3、（本题5分）详细阐述核技术在工业过程控制中的应用，如料位测量、密度测量、厚度测量等。分析核技术在工业过程控制中的精度、可靠性和实时性。讨论在复杂工业环境中核技术应用的适应性、干扰因素和解决方案，以及与传统测量技术的比较和集成。4、（本题5分）详细论述核科学中的核医学成像仪器的发展。分析正电子发射断层扫描（PET）、单光子发射计算机断层扫描（SPECT）、磁共振成像（MRI）等核医学成像仪器的技术进展和临床应用。探讨多模态成像（如PET/CT、PET/MRI）的优势和发展方向，以及核医学成像仪器在疾病早期诊断、精准治疗和疗效评估中的作用。5、（本题5分）详细论述核科学技术在放射性同位素生产中的工艺优化和质量控制，包括同位素分离技术、靶材制备和辐照条件控制。分析放射性同位素的市场需求和供应现状，探讨如何提高同位素生产的效率和满足不同应用领域的需求。四、计算题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）某核反应堆的冷却剂系统中，冷却剂的流量为8000kg/s，入口温度为280°C，出口温度为320°C。堆芯的热功率为1500MW，冷却剂的比热容为5000J/(kg·K)。计算冷却剂在堆芯内吸收的热量，以及冷却剂的温升是否满足设计要求。同时，分析冷却剂在管道中的流动阻力，假设管道的摩擦系数为0.02，管道长度为50m，内径为0.5m。2、（本题10分）在一个核反应堆的热工水力分析中，冷却剂在燃料组件内的流动速度为5m/s，通道的当量直径为10mm，冷却剂的动力粘度为0.001Pa·s。计算雷诺数，判断流动状态是层流还是湍流。同时，分析流动状态对传热和压降的影响。3、（本题10分）在一个核辐射探测实验中，使用了一个盖革计数器来测量放射性粒子的计数