113年:醫物幅安(1)
設計高能電子加速器設施的輻射屏蔽時,下列敘述何者錯誤?
A避免原始電子射束撞擊屏蔽牆
B電子加速器沒有物質活化的問題
C必須評估二次中子的影響
D混凝土是很好的設施主屏蔽材質
詳細解析
本題觀念:
本題考查高能電子加速器(如醫療用直線加速器,Linear Accelerator, Linac)的輻射屏蔽設計原則。高能電子加速器(特別是能量大於 10 MeV 時)的輻射防護不僅要考慮主要射束(X射線或電子束)與滲漏輻射,還必須處理因高能射線與物質作用而產生的「二次中子(Secondary neutrons)」及隨之而來的「物質活化(Material activation)」問題。相關設計規範主要參考 NCRP 151 報告。
選項分析
- (A) 避免原始電子射束撞擊屏蔽牆:正確。當高能原始電子射束直接撞擊屏蔽牆(通常為混凝土或高原子序物質)時,會經由游離與輻射碰撞產生強烈且具高穿透力的制動輻射(Bremsstrahlung X-rays),甚至引發光核反應產生中子。這會大幅增加屏蔽牆的厚度需求與設計難度。實務上會使用獨立的射束阻擋器(Beam dump)或靶材來吸收原始電子,避免其直擊屏蔽結構。
- (B) 電子加速器沒有物質活化的問題:錯誤。當電子加速器的運作能量超過特定閾值(通常為 8~10 MeV)時,高能光子會與機頭內的高原子序金屬(如靶材、準直儀、平整濾波器)或屏蔽牆發生「光核反應(Photonuclear reaction, (γ,n))」,釋放出二次中子。這些中子進一步與機房內的空氣、機組零件及屏蔽牆等物質發生中子捕
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