學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁武漢工程科技學院《核電子學基礎》

2023-2024學年第二學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個小題，每小題2分，共40分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、核輻射在醫學成像中有著重要應用，如正電子發射斷層掃描（PET）。在PET檢查中，患者會被注射一種含有正電子放射性核素的藥物，這些核素在衰變時會發射正電子，與周圍的電子發生湮滅產生一對γ光子。探測器通過測量這對γ光子的方向和能量來重建體內的代謝圖像。已知一種常用的正電子放射性核素的半衰期為2小時，如果患者在注射后1小時進行檢查，此時體內放射性藥物的活度大約是初始活度的多少？（）A.1/2B.1/4C.3/4D.2/32、在核反應堆的安全分析中，需要考慮各種可能的事故工況。例如，失去冷卻劑事故（LOCA）。在LOCA發生后，反應堆堆芯的溫度會迅速升高，可能導致燃料元件的損壞。為了緩解這種情況，通常會采取哪些應急措施？（）A.注入應急冷卻劑B.啟動備用電源C.關閉反應堆D.以上都是3、核聚變反應中，需要極高的溫度和壓力來克服庫侖勢壘。已知兩個氘核之間的庫侖勢壘高度約為0.3MeV，若要使它們發生聚變反應，計算所需的溫度（考慮粒子的平均動能為kT，其中k為玻爾茲曼常數）：（）A.4×10^8KB.5×10^8KC.6×10^8KD.7×10^8K4、核反應堆的堆芯結構設計需要考慮多種因素，如燃料組件的布置、控制棒的位置等。合理的堆芯結構設計能夠提高反應堆的性能和安全性。如果燃料組件布置不合理，可能會：（）A.降低功率輸出B.增加中子泄漏C.影響冷卻效果D.以上都有可能5、核反應堆安全是核能利用的關鍵問題。在考慮核反應堆的事故工況時，若發生冷卻劑喪失事故，以下哪種現象會首先出現，對反應堆安全產生重大影響？（）A.燃料元件溫度急劇升高B.壓力殼內壓力迅速上升C.中子通量大幅波動D.放射性物質泄漏6、在核電廠的運行與管理中，定期進行安全評估是必不可少的。已知核電廠的運行歷史、設備狀況和人員操作記錄，若要全面評估其安全水平，還需要考慮以下哪個因素？（）A.周邊環境的變化B.法規標準的更新C.應急響應計劃的有效性D.以上都是7、在核聚變反應堆的概念設計中，磁約束和慣性約束是兩種主要的途徑。對于磁約束核聚變，以下哪種磁場位形在實現高溫等離子體的約束方面具有潛在優勢？（）A.托卡馬克B.仿星器C.磁鏡D.以上都有可能8、在核聚變研究中，托卡馬克裝置是一種重要的實驗裝置。對于托卡馬克中的等離子體約束，以下哪個物理過程對維持等離子體的穩定性起著關鍵作用？（）A.磁流體不穩定性B.等離子體湍流C.阿爾芬波D.庫侖碰撞9、在核科學實驗中，數據處理和分析是得出科學結論的關鍵步驟。關于核實驗數據處理的方法和原則，以下說法錯誤的是：（）A.對實驗數據進行篩選和校準，去除異常值和誤差較大的數據B.運用統計學方法對數據進行分析，評估數據的可靠性和不確定性C.可以根據預期的結果對數據進行適當的修改和調整，以符合理論模型D.數據處理和分析的結果應能夠重復和驗證，具有科學性和客觀性10、核科學中的輻射劑量學研究輻射對物質和生物體的影響。已知某種輻射在組織中的線能量轉移系數為0.05keV/μm，吸收劑量為2Gy。計算該輻射在組織中產生的平均LET（線性能量傳遞）值約為多少keV/μm？（）A.0.1B.0.2C.0.3D.0.411、在核反應堆的熱工設計中，需要考慮燃料元件的熱膨脹問題。某燃料元件在運行過程中溫度升高，由于熱膨脹導致其尺寸發生變化。如果燃料元件的線膨脹系數為10^-5/℃，初始長度為10cm，溫度升高了500℃，那么燃料元件的長度增加量大約是多少？（）A.0.05cmB.0.5cmC.5cmD.50cm12、核反應堆安全是核科學與技術中的關鍵問題。某沸水堆在運行過程中，出現了冷卻劑流量下降的故障。如果不及時采取措施，堆芯溫度將迅速上升。已知初始時刻堆芯功率為1000MW，冷卻劑流量下降了50%，假設其他條件不變，在短時間內堆芯功率會上升到多少？（假設堆芯功率與冷卻劑流量成正比）（）A.1500MWB.2000MWC.2500MWD.3000MW13、在核反應堆的安全殼設計中，需要考慮多種極端工況下的防護能力。已知安全殼的結構形式和材料特性，若要評估其在地震和飛機撞擊等事故下的可靠性，還需要進行以下哪種分析？（）A.有限元模擬B.概率風險評估C.實驗驗證D.以上都是14、核電廠的應急電源系統在事故情況下保障重要設備的供電。某核電廠應急電源的容量為1000kW，持續供電時間要求為4小時。若負載功率為500kW，計算應急電源所需的儲能容量。A.2000kWhB.4000kWhC.6000kWhD.8000kWh15、核科學中的核素識別技術對于放射性物質的檢測和分析非常重要。假設我們有一份未知的放射性樣品，需要通過測量其衰變特性來確定核素種類。已知測量的半衰期、衰變模式和射線能量，如果測量結果存在一定的誤差，對核素識別的準確性會產生怎樣的影響？（）A.可能導致錯誤的識別B.影響不大，可以忽略C.只會影響定量分析，不影響定性分析D.以上都不對16、在核反應堆中，控制棒的作用至關重要。已知某壓水堆在運行過程中，需要通過控制棒來調節反應性。控制棒通常由具有強吸收中子能力的材料制成，如硼或鎘。當控制棒完全插入堆芯時，能夠顯著降低中子通量，從而實現停堆。假設該反應堆的初始功率為1000MW，在控制棒逐步插入的過程中，反應堆功率逐漸下降。如果控制棒插入一半時，反應堆功率下降到800MW，那么當控制棒全部插入時，反應堆功率大約會降低到多少？（）A.500MWB.300MWC.200MWD.100MW17、在核輻射劑量學中，當量劑量是一個重要的概念。關于當量劑量的計算，以下哪項是不正確的？（）A.當量劑量等于吸收劑量乘以輻射權重因子，用于考慮不同類型輻射的生物效應差異B.輻射權重因子是根據輻射的種類和能量確定的，例如α粒子的輻射權重因子較大C.當量劑量能夠準確反映人體受到輻射后的損傷程度，是評估輻射危害的唯一指標D.對于多種輻射同時存在的情況，需要分別計算每種輻射的當量劑量，然后求和18、核科學中的核素遷移研究對于評估核污染的擴散和環境影響具有重要意義。核素在土壤、水體等介質中的遷移受到多種因素的影響，如核素的化學性質、介質的物理化學特性等。假設一種核素在酸性水體中的遷移速度比在中性水體中快，可能的原因是：（）A.核素溶解度增加B.形成了易遷移的化合物C.介質對核素的吸附減少D.以上都有可能19、在核反應堆的熱工設計中，需要考慮燃料元件的熱膨脹對堆芯性能的影響。已知燃料元件的材料和工作溫度范圍，若要評估熱膨脹引起的應力分布，還需要知道以下哪個因素？（）A.燃料元件的幾何形狀B.冷卻劑的流速分布C.堆芯的功率分布D.以上都是20、核反應堆的安全系統是保障其安全運行的關鍵。關于核反應堆安全系統的組成和功能，以下說法錯誤的是：（）A.緊急停堆系統能夠在緊急情況下迅速停止反應堆的鏈式反應，防止事故進一步惡化B.余熱排出系統用于在反應堆停堆后排出剩余熱量，防止堆芯過熱C.安全殼是最后一道屏障，能夠防止放射性物質泄漏到環境中D.核反應堆的安全系統一旦建成，就無需進行維護和更新，可以長期可靠運行二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）闡述核電廠的運行管理和安全文化建設，包括運行人員的培訓和資質要求、運行規程的制定和執行、安全文化的內涵和培育。分析如何通過有效的運行管理和安全文化建設確保核電廠的長期安全穩定運行。2、（本題5分）在核科學與技術領域，輻射防護標準和法規的制定是保障公眾和工作人員安全的重要依據。請詳細闡述輻射防護標準和法規的發展歷程和現狀，分析其制定的原則和依據。探討如何在實踐中貫徹執行輻射防護標準和法規，以及如何根據科學研究的進展和社會需求對其進行不斷完善和更新。3、（本題5分）深入探討核科學與技術中的輻射探測技術，包括探測器的類型（如氣體探測器、閃爍探測器、半導體探測器等）、工作原理和性能特點。分析輻射探測系統的組成和設計要點，如信號處理、數據采集等。解釋如何提高輻射探測的精度和靈敏度，以滿足不同應用場景的需求，舉例說明在核物理實驗、環境監測中的輻射探測應用。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一座核反應堆的安全殼為球形，內徑為40m，設計壓力為0.5MPa。假設安全殼材料的許用應力為150MPa，計算安全殼的壁厚。2、（本題5分）某核電廠的蒸汽發生器發生故障，導致二次側蒸汽產量減少20%。已知正常情況下蒸汽產量為100t/h，計算故障情況下的蒸汽產量以及對電廠發電功率的影響。3、（本題5分）某研究用反應堆，其活性區由均勻分布的燃料元件組成，燃料元件為鈾-235，富集度為4%。活性區的半徑為50cm，高度為100cm，熱中子通量為2.0×10^13n/(cm2·s)，鈾-235的微觀裂變截面為580×10^-24cm2。計算反應堆的熱功率。若反應堆運行100天，求總共釋放的能量。4、（本題5分）某研究用核反應堆，其堆芯采用均勻裝載燃料的方式，燃料為鈾-235，富集度為3.5%。堆芯的半徑為80cm，高度為120cm，熱中子通量為1.8×10^13n/(cm2·s)，鈾-235的微觀裂變截面為580×10^-24cm2。計算堆芯的熱功率和燃料的裂變率。若反應堆運行200天，求燃料的燃耗深度。5、（本題5分）在一個沸水堆中，反應堆的冷卻劑流量為9000kg/s，入口溫度為180℃，出口溫度為260℃。已知冷卻劑的比熱容為4.2kJ/(kg·℃)，計算冷卻劑帶走的熱量。若反應堆的熱功率為1800MW，求冷卻劑的循環倍率。四、論述題（本大題共2個小