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2025年核工程与核技术专业考及答案

一、单项选择题（每题2分，共20分）

1.以下哪种核反应释放能量的效率最高？

A.铀-235的裂变反应

B.氘-氚的聚变反应

C.钚-239的衰变反应

D.碳-14的β衰变

答案：B

解析：核聚变反应的质能转换效率约为0.7%（以氘氚聚变为例），而铀-235裂变的质能转换效率约为0.1%，衰变反应的能量释放远低于前两者，因此聚变效率最高。

2.压水堆中，慢化剂的主要作用是：

A.吸收中子控制反应性

B.降低裂变中子能量至热中子能区

C.传递反应堆热量至二回路

D.防止放射性物质泄漏

答案：B

解析：压水堆使用轻水作为慢化剂，通过中子与水分子的弹性散射降低快中子能量，使其达到与慢化剂温度平衡的热中子能区（约0.025eV），提高铀-235的裂变概率。

3.反应堆的“反应性”定义为：

A.有效增殖因数与1的差值除以有效增殖因数

B.有效增殖因数与1的和除以有效增殖因数

C.有效增殖因数与1的差值

D.有效增殖因数与1的比值

答案：A

解析：反应性ρ=(k_eff-1)/k_eff，其中k_eff为有效增殖因数。当ρ=0时，反应堆处于临界状态；ρ0时超临界，ρ0时次临界。

4.核燃料循环中，“后处理”的主要目的是：

A.提取天然铀中的铀-235

B.分离裂变产物并回收可裂变材料

C.处理核反应堆的冷却水

D.制造新的核燃料元件

答案：B

解析：后处理通过化学方法（如PUREX流程）分离乏燃料中的铀、钚与裂变产物，回收的铀-235和钚-239可再制成燃料，减少高放废物量并提高资源利用率。

5.以下哪种材料最适合作为快中子反应堆的冷却剂？

A.轻水（H?O）

B.重水（D?O）

C.液态钠（Na）

D.二氧化碳（CO?）

答案：C

解析：快堆需要避免中子慢化，因此冷却剂需中子吸收截面小且导热性好。液态钠的中子吸收截面小（0.53barn），沸点高（883℃），适合作为快堆冷却剂；轻水和重水会慢化中子，二氧化碳导热性较差。

6.辐射防护中，“剂量当量”的单位是：

A.戈瑞（Gy）

B.希沃特（Sv）

C.贝克勒尔（Bq）

D.库仑每千克（C/kg）

答案：B

解析：剂量当量H=Q×D，其中Q为品质因数，D为吸收剂量（单位Gy），H的单位为希沃特（Sv），反映辐射对人体的生物效应差异。

7.压水堆一回路中，硼酸的主要作用是：

A.提高冷却剂的pH值

B.吸收中子以控制反应性

C.增强冷却剂的导热性

D.防止冷却剂沸腾

答案：B

解析：硼酸（H?BO?）中的硼-10具有高中子吸收截面（3837barn），通过调节一回路硼酸浓度可实现反应堆的化学控制，补偿燃耗、裂变产物中毒等引起的反应性变化。

8.以下哪种现象会导致反应堆的多普勒展宽效应增强？

A.燃料温度升高

B.慢化剂温度升高

C.冷却剂流量增加

D.控制棒插入深度增加

答案：A

解析：多普勒展宽是由于原子核热运动导致中子吸收截面随温度升高而展宽（多普勒效应），尤其对铀-238的共振吸收影响显著。燃料温度升高时，多普勒展宽效应增强，吸收更多中子，产生负反应性反馈，提高反应堆安全性。

9.核安全文化的核心是：

A.技术先进

B.责任明确

C.预防为主

D.事故后应急

答案：C

解析：国际核安全咨询组（INSAG）定义核安全文化的核心是“安全第一”的意识和“预防为主”的实践，通过组织和个人的共同努力，从设计、运行到退役全周期降低事故概率。

10.小型模块化反应堆（SMR）的主要优势不包括：

A.模块化制造降低成本

B.适合偏远地区供电

C.单堆功率更大

D.固有安全性更高

答案：C

解析：SMR的单堆功率通常在10-300MWe，远低于传统压水堆（1000MWe以上），其优势包括模块化制造、灵活部署（适合电网薄弱地区）、固有安全设计（如非能动冷却）等。

二、填空题（每空1分，共15分）

1.天然铀中，铀-235的丰度约为______%，铀-238的丰度约为______%。

答案：0.71；99.28

2.压水堆的三道安全屏障依次为：燃料包壳、______、______。

答案：一回路压力边界；安全壳

3.反应堆热工设计中，“临界热流密度”是指冷却剂与燃料棒表面间发生______时的热流密度，超过该值会导致______。

答案：膜态沸腾；燃料棒烧毁（或