核技术应用习题及答案

1习题核技术及应用概述1、什么是核技术？2、广义地说，核技术分为哪六大类？3、核能利用与核武器主要利用的什么原理，其主要应用有哪些？4、什么是核分析技术，其特点是什么？5、什么示放射性示踪技术，有哪几种示踪方式？6、研究植物的光合作用过程是利用的核技术的哪个方面？7、什么是核检测技术，其特点是什么？8、辐射照射技术的定义是什么，辐射交联的聚乙烯有什么优点？9、写出以下核技术应用中所涉及的英文缩写的中文含义：XCTNMR-CTPECTSPECTCST10、什么是当今产值最大、发展最快的核辐射设备？第一篇核技术基础知识1、何谓核素和同位素？2、什么是结合能，什么是比结合能？3、已知M(1H)=1.007825u,M(n)=1.008665u,M(14N)=14.003074u，14N的比结合能是多少Mev?4、已知M(1H)=1.007825u,M(n)=1.008665u,M(2H)=2.014102u，求氚核的结合能和比结合能是多少Mev?5、γ衰变的特点？6、何谓半衰期？7、应用14C进行考古，已知自然界中为14C/12C1.0×10-12，某生物化石中为14C/12C3.5×10-15，求其死亡时间？8、什么是韧致辐射？9、什么是康普顿-吴有训效应？10、放射性活度的定义及它的表达式？11、电离辐射的来源有哪些？核能利用与核武器1、什么是原子核的比结合能？2、裂变反应堆又哪几部分组成？3、试述反应堆的分类？4、说明核电站工作原理？5、什么是有效增值系数或再生系数，什么是临界状态？第二篇核医学成像技术和仪器1、核子医学仪器包括哪些？2、国际规定，作为表达组织密度的统一单位CT值的计算公式是什么？如果水的吸收系数为21，空气的吸收系数为0.0013，空气的CT值为多少？3、放射治疗的方法有那三种？4、列举三个γ射线诊断型仪器？第三篇核辐射应用仪表1、γ密度计和γ厚度计都用什么放射源发射的γ射线？2、放射性同位素避雷针的避雷原理与富兰克林避雷针的原理有什么不同？3、核辐射应用仪表的先进性表现在哪些方面？4、说出3个а辐射电离式仪表的应用形式？5、辐射探伤常用γ源有哪些？6、什么是快中子的最佳减速剂？7、中子水分计根据中子源，被测物，和探测器的几何为之分不可分哪几类？8、火灾报警器的原理？第四篇核辐照技术及应用1、常用辐照源有什么？2、填写下列辐照食品的剂量？辐照剂量（kGy）辐照效应抑制发芽杀虫抑止成熟及霉烂延长货架寿命巴斯德灭菌（加热菌）去污染3、FAO/WHO/IAEA对辐照食品制定了一个标准：任何食品的辐照，在平均吸收剂量上限为什么情况下，没有毒理学危害，也不会引起特殊的营养学或微生物学问题？4、辐射保藏技术的优越性是什么？5、医疗用品消毒灭菌的特点是什么？第五篇放射性示踪技术及应用1、放射性核素的来源主要有哪些？2、放射性示踪剂的选择要考虑哪些因素？3、许多标记化合物都是以什么为基础制取的？4、迄今,作为商品出售的放射性标记化合物已达约多少种,其中,14C标记化合物约多少多种,3H约多少多种？5、放射性示踪技术的特点？6、以什么标记的核药物几乎占临床所用的放射性药物的80%以上？7、如图所示,0点为钍射气220Rn释放点,,小闪烁室a和b的容积为均为Vc，探测效率均为ε，计数率分别为CPMa和CPMb,2点至3点之间(包含可调容器)的容积为Vk，220Rn的衰变常数为λ，设气体的流动是稳定层流状态，请推导管道流量Q测量的表达式？（10分）8、工业中流率测量常用方法是什么？其优点是什么？39、考古学家某动物化石，设同地质层中之长石内，钾于氩之比例为90:10，已知钾衰变成氩的半衰期为1.277×109年，请由此推算该动物距今多少年？10、放射分析化学方法有哪些？第六篇（1）活化分析技术1、什么是核分析，分哪几类？2、中子探测的主要方法有哪些？3、什么是（n,γ）中子活化分析，分哪几步？4、中子活化的中子源主要有哪几类？5、有一样品,用14MeV快中子做活化分析,通过16O(n,p)16N(=0.09b)反应,分析其中的16O,但样品中含有19F,亦可通过19F(n,)16N(=0.057b)生成16N,同时知道19F还可以通过19F(n,p)19O(=0.02b)生成19O。实验中照射样品300s,冷却10s，测16N（T1/2=7.4s）1754KeV的射线（分支比为0.24，内转换系数为0.57）60s，得16N峰面积记数为1985，再测量19O（T1/2=30s）1356KeV的射线（分支比为0.54，内转换系数为0.78）60s，得峰面积记数为1054。现已知中子通量密度为5109中子/cm2*s,探测器效率为0.3，19F丰度100%，16O丰度99.7%。请计算样品中16O含量为多少克?6、中子活化分析中的初级干扰反应如何排除？(2)带电粒子活化分析1、什么叫CPAA?2、怎么解决不同元素经照射后生成相同放射性核素，发射的γ射线能量相同（β＋衰变核素）的干扰？3、带电粒子活化分析中，用反应分析11B(p,n)11C元素时，存在着干扰反应14N(p,n)11C,怎么消除这个干扰？离子束分析（1）1、离子束分析方法的优缺点？2、RBS分析中有三个基本点，分别是什么？3、常选用2-3Mev的He做RBS的原因？4、背散射分析对（轻，重）元素基体样品中的（轻，重）元素杂质有较高的分析灵敏度。5、在玻璃碳基体上，用真空喷镀法镀上一层10nm厚的Au（M=197）元素，以4MeV的粒子入射，假设在入射和出射路径上的能损均为10KeV，在散射角为170度方向放置一探测器，那么在道宽为1.6KeV的多道谱仪中背散射谱中Au峰的宽度是多少?离子束分析(2)1、离子束分析方法的优缺点？2、何谓X射线荧光分析？3、X射线荧光分析根据激发源的不同，可分成哪几类？4、粒子诱发X射线荧光分析（PIXE）有哪些干扰问题？5、PIXE定量分析的制靶方法有哪些？46、γ射线来自于什么跃迁，X射线来自什么跃迁，由此可见光射线来自于什么跃迁?离子束分析(3)1、什么是核反应分析？分哪三类？2、入射粒子和靶和发生核反应的条件是两者的相对动能必须满足什么条件？3、何谓核反应的产额，它与截面的关系是怎样的？4、已知一种煤灰分仪所用的2种放射源是241Am和60Co，假设皮带空载时探测器输出的241Am的信号是I0ˊ，输出的60Co的信号是I0，Iˊ是有煤时探测器输出的241Am的信号，I是有煤时探测器输出的60Co的信号，μm是碳的质量吸收系数，μw是所要测的元素或化合物（灰分）的质量吸收系数，并且假设在中能区质量吸收系数与材料原子序数无关，请推导煤灰分含量的表达式。核效应分析（1）―穆斯鲍尔效应分析1、穆斯鲍尔效应常见的应用方面有哪些？2、穆斯鲍尔实验设备一般应包括哪几部分？3、在透射式穆斯堡尔实验中，对于57Fe的14.4KeV的射线，四极分裂造成的E=810-8eV，求其对应的穆斯堡尔源运动速度？4、光子能量与原子能级跃迁所发出光子能量的有什么区别？核效应分析（2）―正电子湮没技术1、正电子的来源有哪些？2、什么叫正电子湮灭过程？3、γ射线与原子核作用可能产生一对正负电子的条件是什么？4、正电子与电子湮灭时，主要时产生双γ射线的发射，这两个γ射线有什么特点？5、何谓正电子湮灭率（λ）？6、正电子湮没的实验方法与哪些？7、正电子湮灭技术的应用有哪些？超灵敏质质谱谱分分析析1、MS和AMS分别是什么？2、EI源的特点？3、离子源分哪几类？4、质谱分辨率的表达式是什么，它与什么有关？5、这些英文缩写的中文含义分别是什么？CPAARBSPIXEMOSSBARERAMS5习题答案核技术及应用概述1、核技术是以核物理、核武器物理、辐射物理、放射化学、辐射化学和辐射与物质相互作用为基础，以加速器、反应堆、核武器装置、核辐射探测器和核电子学为支撑而发展起来的综合性现代技术学科。2、广义地说，核技术可分为六大类：核能利用与核武器、核分析技术、放射性示踪技术，辐射照射技术、核检测技术、核成像技术。3、主要是利用核裂变和核聚变反应释放出能量的原理，开发出能源或动力装置和核武器，主要应用有：核电站、核潜艇、原子弹、氢弹和中子弹。4、在痕量元素的含量和分布的分析研究中，利用核探测技术、粒子加速技术和核物理实验方法的一大类分析测试技术，统称为核分析技术。特点：1.灵敏度高。比如，可达百万分之一，即10-6，或记为1ppm；甚至可达十亿分之一，即10-9，或记为1ppb。个别的灵敏度可能更高。2.准确。3.快速。4.不破坏样品。5.样品用量极少。比如，可以少到微克数量级。5、定义：应用放射性同位素对普通原子或分子加以标记，利用高灵敏，无干扰的放射性测量技术研究被标记物所显示的性质和运动规律，揭示用其他方法不能分辨的内在联系，此技术称放射性同位素示踪技术。有三种示踪方式：1)用示踪原子标记待研究的物质，追踪其化学变化或在有机体内的运动规律。2)将示踪原子与待研究物质完全混合。3)将示踪原子加入待研究对象中，然后跟踪。6、放射性示踪7、核检测技术:是以核辐射与物质相互作用原理为基础而产生的辐射测量方法和仪器。特点：1）非接触式测量；2）环境因素影响甚无；3）无破坏性：4）易于实现多个参数同时检测和自动化测量。8、辐射照射技术：是利用射线与物质的相互作用，将物质置于辐射场中，使物质的性质发生有利改变的技术。辐射交联的聚乙烯有什么优点：热收缩、耐热、机械强度大为提高、耐有机溶剂、不易被溶解、电绝缘性能很好，且不怕潮湿。9、X射线断层扫描(XCT)、核磁共振显像仪(NMR-CT)、正电子发射显像仪(PECT)，同位素单光子发射显像仪(SPECT)和康普顿散射显像仪(CST)；10、核医学是当今产值最大、发展最快的核辐射设备。第一篇核技术基础知识1、具有确定质子数和中子数的原子核称做核素。质子数相同而中子数不同的核素互为同位素。2、结合能是质子和中子结合构成原子核时所释放的能量。3、7.476Mev4、结合能是：2.224Mev比结合能是：1.112Mev5、γ衰变特点：6（1）从原子核中发射出光子（2）常常在a或ββ衰变后核子从激发态退激时发生（3）产生的射线能量不连续（4）可以通过测量光子能量来鉴定核素种类类别6、一定量的某种放射性原子核衰变至原来的一半所需要的时间。7、t=1ln0NN=1/22LnT带入数据推出t=46758年8、高速带电粒子通过原子核附近时，受到原子核库仑电场的作用而急剧减速，一部分能量以光子的形式辐射出来，这种辐射称为韧致辐射。9、当光子γ与物质原子中的一个电子发生弹性相撞时，将部分能量传给电子，电子获得能量后脱离原子而运动，该电子称康普顿－吴有训电子，而使物质电离。光子本身能量减少又改变了运动方向。当光子的能量为0.5--1.0MeV时，该效应比较明。10、定义：放射性核素在单位时间(dt)内发生核衰变的数目(dN)A=dN/dt单位：SI:Becquerel(Bq)1Bq=1s-1居里1Ci=3.7×1010Bq11、1)放射性物质(人造天然)2)加速器3)反应堆4)宇宙射线5)地球环境核能利用与核武器1、原子核的比结合能：原子核的比结合能是该原子核中每个核子的平均结合能ε，也就是该原子核的总结合能B(Z,A)被质量数A除，即ε＝B(Z,A)／A2、反应堆由堆芯、冷却系统、慢化系统、反射层、控制与保护系统、屏蔽系统、辐射监测系统等组成。3、按能谱分有：由热能中子和快速中子引起裂变的热堆和快堆；按冷却剂分有：轻水堆，即普通水堆（又分为压水堆和沸水堆）、重水堆、气冷堆和钠冷堆。按用途分有：（1）研究试验堆：是用来研究中子特性，利用中子对物理学、生物学、辐照防护学以及材料学等方面进行研究；（2）生产堆，主要是生产新的易裂变的材料铀-233、钚-239；（3）动力堆，利用核裂变所产生的热能广泛用于舰船的推进动力和核能发电。4、核电厂用的燃料是铀。用铀制成的核燃料在“反应堆”的设备内发生裂变而产生大量热能，再用处于高压力下