安徽医科大学临床医学院《核辐射探测实验》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《核辐射探测实验》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20个小题，每小题1分，共20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、在核反应堆的启动过程中，需要逐步提升功率并确保各项参数稳定。假设一个新建成的核反应堆首次启动，操作人员需要严格按照程序进行操作。以下关于核反应堆启动的描述，哪一项是不正确的？（）A.启动过程中需要密切监测中子通量、温度、压力等关键参数的变化B.逐步引入反应性，控制功率上升的速率，以避免出现异常情况C.核反应堆的启动可以在短时间内快速完成，不需要经过长时间的调试和验证D.启动过程中需要对安全系统进行测试和验证，确保其在紧急情况下能够正常工作2、在核辐射防护标准中，剂量限值是重要的指标。假设一个职业辐射工作人员，以下关于剂量限值的理解，哪一项是不正确的？（）A.剂量限值是为了防止确定性效应和随机性效应的发生而设定的B.只要在剂量限值以内，辐射照射就不会对健康造成任何损害C.不同类型的辐射，其剂量限值可能不同D.剂量限值应根据科学研究和实践经验不断修订和完善3、在核反应堆的燃料管理中，需要优化燃料的装载和换料方案。假设一个压水堆的运行周期为18个月，已知燃料组件的初始富集度和燃耗深度。如果要延长运行周期，同时保证反应堆的安全性，应该如何调整燃料装载方案？（）A.增加燃料组件数量B.提高燃料初始富集度C.改变燃料组件的布置D.以上方法结合使用4、核技术在医学影像诊断中的应用越来越广泛，例如正电子发射断层扫描（PET）。假设对一位患者进行PET检查，以下关于PET原理和优势的描述，哪一项是不正确的？（）A.通过探测正电子与电子湮灭产生的γ光子对，获取体内代谢信息B.PET能够提供高分辨率的解剖结构图像，比传统X射线更清晰C.可以用于肿瘤的早期诊断和治疗效果评估D.需要使用放射性药物标记特定的生物分子，注入体内进行成像5、核科学中的核素迁移研究对于环境评估具有重要意义。假设我们研究放射性核素在土壤和地下水中的迁移行为，那么影响核素迁移的因素有哪些（如土壤类型、水流速度）？如何建立数学模型来描述核素的迁移过程？怎样通过实验来验证模型的准确性？（）A.多种因素作用，运用物理化学原理，开展模拟实验，不断修正模型B.主要是化学作用，参考相关文献，进行实地监测，确保模型可靠C.常见物理过程，依据经验公式，组织实验室测试，提高模型精度D.以上均不正确6、在核医学中，放射性同位素的应用广泛。假设使用碘-131进行甲状腺疾病的诊断和治疗，以下关于碘-131特性和应用的描述，哪一项是不正确的？（）A.碘-131发射的β射线可以破坏甲状腺组织，达到治疗目的B.甲状腺对碘有特殊的摄取能力，使得碘-131能够集中在甲状腺部位C.碘-131的半衰期较短，有利于在短时间内发挥作用，同时减少对身体的长期影响D.碘-131在诊断和治疗过程中，对周围正常组织没有任何辐射损伤7、在核技术应用于工业领域时，辐射加工是常见的手段之一。假设使用电子束对食品进行杀菌处理，以下关于辐射加工效果和影响因素的分析，哪一项是不正确的？（）A.适当剂量的辐射可以有效杀灭微生物，延长食品保质期B.辐射剂量过高可能会影响食品的品质和营养成分C.食品的包装材料对辐射的穿透性没有影响D.辐射加工的效果与食品的种类、初始微生物含量等因素有关8、核技术在环境保护领域有一定的应用前景。关于放射性同位素示踪技术在水污染监测中的应用，以下哪项说法是不正确的？（）A.向水体中投放特定的放射性同位素标记物，通过检测其在水中的分布和迁移，可以了解水流运动和污染物扩散情况B.放射性同位素示踪技术具有灵敏度高、检测速度快等优点，但也存在放射性污染的风险C.选择合适的放射性同位素标记物应考虑其半衰期、化学性质和对环境的影响等因素D.放射性同位素示踪技术只能用于实验室研究，不能用于实际的水环境监测和治理9、核技术在考古学中的应用可以帮助确定文物的年代。关于碳-14测年法，以下哪项是不准确的？（）A.碳-14测年法基于生物体在存活期间对碳-14的吸收和死后碳-14的衰变B.该方法适用于测定有机物质的年代，如木材、骨骼、织物等C.碳-14的半衰期很长，约为5730年，因此可以测定非常古老的文物年代D.碳-14测年法的结果非常精确，不受任何因素的影响10、在核辐射监测中，环境γ辐射剂量率的测量对于评估辐射环境水平非常重要。测量环境γ辐射剂量率的仪器通常需要定期校准，校准的目的是（）A.提高测量精度B.延长仪器使用寿命C.降低测量成本D.简化操作流程11、放射性废物的处理和处置是核工业面临的重要挑战。某核设施产生了一批低放射性废物，其放射性活度为10^(6)Bq，主要包含短半衰期的同位素。如果采用近地表处置的方式，在经过10个半衰期后，这批废物的放射性活度大约降低到多少？（）A.100BqB.10BqC.1BqD.0.1Bq12、核技术在食品安全检测中的应用越来越广泛。假设使用放射性同位素标记的抗体检测食品中的某种污染物，已知抗体的特异性和检测的灵敏度。如果食品中的污染物含量很低，检测结果的可靠性会如何？（）A.降低B.提高C.不受影响D.无法判断13、在核燃料循环中，铀的浓缩是一个关键步骤。已知一种气体离心法铀浓缩技术，初始铀-235丰度为3%的铀气体进入离心机，经过多次分离后，出口处铀-235丰度达到5%。若初始气体流量为1000mol/s，出口流量为800mol/s，计算铀-235的流量增加量：（）A.16mol/sB.20mol/sC.24mol/sD.28mol/s14、核反应堆中的燃料组件通常由多个燃料棒组成。燃料棒的材料和结构设计对反应堆的性能和安全性有重要影响。燃料棒一般采用（）A.纯铀金属B.铀化合物C.铀合金D.以上都可以15、在核技术应用于工业领域时，辐射加工是一种常见的手段。例如，利用辐射对材料进行改性。已知材料的初始性能和辐射剂量，若要预测改性后的材料性能变化，还需要了解以下哪个方面的知识？（）A.辐射与物质相互作用的微观机制B.材料的化学成分C.加工过程中的温度和湿度条件D.以上都是16、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17、核废物的处理和处置是核工业面临的重要问题。对于高放核废物的处理方法，以下说法错误的是：（）A.深地质处置是将高放核废物深埋在地下数百米甚至上千米的稳定地质层中，使其与人类生活环境长期隔离B.玻璃固化是将高放核废物与玻璃原料混合，经高温熔融形成稳定的玻璃固化体，降低放射性核素的迁移性C.高放核废物可以直接排放到海洋中，利用海洋的巨大稀释能力来降低其危害D.高放核废物的处理需要综合考虑安全性、经济性和环境影响等多方面因素18、核科学中的核素分类方法众多。对于放射性核素的分类，以下哪项是不正确的？（）A.根据半衰期的长短，可以将放射性核素分为长半衰期核素和短半衰期核素B.按照放射性核素的来源，可以分为天然放射性核素和人工放射性核素C.基于放射性核素发射的射线类型，可分为α放射性核素、β放射性核素和γ放射性核素等D.放射性核素的分类方法是固定不变的，不会随着研究的深入和应用的拓展而改变19、核科学中的辐射剂量学研究辐射对人体和生物体的影响。关于辐射剂量的概念和单位，以下说法不正确的是：（）A.吸收剂量表示单位质量物质吸收的辐射能量，单位是戈瑞（Gy）B.当量剂量考虑了不同类型辐射的生物效应差异，单位是希沃特（Sv）C.有效剂量是对人体受到的不同部位和不同类型辐射的综合度量D.辐射剂量的大小与辐射的类型、能量、照射时间和照射部位无关20、在核反应堆的燃料管理中，需要合理安排燃料的装载和换料方案。某压水堆采用1/3换料方案，即每次换料更换1/3的燃料组件。如果反应堆运行一个周期后，燃料的燃耗深度达到30000MWd/t，新燃料的初始富集度为3%，那么经过三个运行周期后，燃料的平均富集度大约是多少？（）A.1.5%B.1.8%C.2.0%D.2.2%二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在核科学与技术中，核反应堆的热工水力实验研究是重要的研究手段。请全面阐述热工水力实验的目的、内容和方法，如流动可视化实验、传热实验、临界热流密度实验等。分析实验数据的处理和分析方法，以及如何将实验结果应用于反应堆的设计和安全分析。探讨如何通过实验研究来验证和改进理论模型和计算方法。2、（本题5分）在核科学实验中，放射性同位素的制备和应用是常见的操作。请全面论述放射性同位素的制备方法（如反应堆生产、加速器生产等），分析其在示踪实验、医学治疗、工业检测等领域的应用原理和实例。探讨放射性同位素使用过程中的安全管理和防护要求。3、（本题5分）阐述核废物的分类和特点，包括高放废物、中放废物和低放废物。分析核废物的产生来源、放射性衰变特性和潜在的环境危害。同时，探讨目前国内外处理和处置核废物的主要方法和技术，如地质处置、深地层钻孔处置等，并评估其有效性和面临的挑战。4、（本题5分）详细分析核科学与技术中的核反应堆的事故分析方法，包括确定论分析、概率论分析、故障树分析等。解释事故分析的目的和主要内容，如事故序列、后果预测等。分析事故分析在核安全监管和应急准备中的应用，举例说明在历史核反应堆事故中的分析和教训。5、（本题5分）在核科学与技术领域，辐射剂量学是研究辐射对生物体产生影响的重要学科。请详细阐述辐射剂量的定义、单位和测量方法，分析不同类型辐射（如外照射、内照射）对生物体的剂量计算方法和影响因素。探讨辐射剂量与生物效应之间的关系，以及如何在辐射防护和医学应用中准确评估和控制辐射剂量。三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）某核电厂的压水堆，其压力容器内径为400cm，壁厚为20cm，设计压力为16MPa。材料的许用应力为150MPa，计算压力容器的最小壁厚应是多少。若实际壁厚为25cm，求压力容器的安全裕度。2、（本题5分）某研究用反应堆，其活性区由均匀分布的燃料元件组成，燃料元件为铀-235，富集度为3.5%。活性区的半径为45cm，高度为90cm，热中子通量为1.5×10^13n/(cm²·s)，铀-235的微观裂变截面为580×10^-24cm²。计算反应堆的热功率。若反应堆运行80天，求总共释放的能量。3、（本题5分）一个研究用的微型核聚变反应堆，等离子体的约束时间为100ms，等离子体的温度为5keV，密度为2×10^20m³。核聚变反应的能量释放率为3.5×10^-11J/(m³·s)，计算反应堆的输出功率。4、（本题5分）某核电厂的一回路压力边界，设计压力为18MPa，材料的许用应力为250MPa。假设压力边界为圆柱形，内径为2m，计算压力边界的最小壁厚。5、（本题5分）一个压水堆核电厂，堆芯活性区高度为3.66m，等效直径为3.04m，燃料组件采用17×17排列，每个组件包含264根燃料棒。燃料棒外径为9.5mm，芯块直径为8.192mm，铀-235的富集度为3.2%。已知堆芯平均热中子通量为2.8×10^13n/(cm²·s)，计算堆芯的热功率和燃料的燃耗深度。同时分析影响堆芯功率分布的因素以及如何优化燃料组件的布置以提高堆芯性能。四、论述题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）全面论述核科学技术在环境保护中的应用，如放射性示踪技术在水污染监测