112年:醫物幅安(1)

插入核反應器的控制棒(control rods)主要目的為何?

A可將快中子變成熱中子,增加核分裂材料的核分裂反應速度
B可急速增加核反應器的爐心溫度
C可捕獲核分裂產生的中子,控制核分裂反應或讓核反應減緩
D可用來增加核電廠電力的輸出效率

詳細解析

本題觀念:

本題測驗核子反應器(nuclear reactor)中各個核心組件的物理功能,特別是「控制棒(control rods)」與「減速劑(moderator)」在核分裂鏈鎖反應(chain reaction)中所扮演的角色。核反應器運作的核心在於妥善控制中子的數量與速度(即中子經濟學),以維持穩定、連續且安全的核分裂反應。

選項分析

  • A. 可將快中子變成熱中子,增加核分裂材料的核分裂反應速度:錯誤。這是**減速劑(moderator)**的功能。核分裂產生的高能中子(快中子)速度過快,不易被鈾-235 捕獲進行下一次分裂。減速劑(如輕水、重水或石墨)能藉由碰撞減緩快中子的速度,使其成為熱中子(thermal neutrons),藉此大幅增加核分裂的反應截面積與分裂機率。
  • B. 可急速增加核反應器的爐心溫度:錯誤。控制棒的作用是吸收中子以抑制反應。因此,當控制棒插入爐心時,參與鏈鎖反應的中子數減少,核分裂反應速率會下降,這會導致爐心溫度降低或維持穩定,而非增加。若遇到緊急狀況需要停機(Scram/跳機),系統會將控制棒全數急速插入爐心中以終止核分裂反應。
  • C. 可捕獲核分裂產生的中子,控制核分裂反應或讓核反應減緩:正確。**控制棒(control rods)**是由具有極高中子吸收截面積的材料(如硼 Bor

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