109年:醫物幅安(1)

選取屏蔽中子的材料時,應考慮之事項,下列何者錯誤?

A對快中子緩速或減能之效率
B對熱中子之作用截面
C對其 產生的 γ-ray 是否能有效屏蔽
D是否能降低中子與原子核作用所引發的成對反應

詳細解析

本題觀念:

本題為反向題(is_reverse = true),問選取屏蔽中子材料時,哪個考慮事項是錯誤的。中子屏蔽的設計涉及:快中子減速(moderation)、熱中子吸收(absorption)、及次生加馬射線的屏蔽等。「成對反應(pair production)」是加馬/X 射線的交互作用,與中子和原子核的作用無關,因此是錯誤選項。

選項分析

(A) 對快中子緩速或減能之效率 ✅(正確陳述,應考慮)

  • 快中子(fast neutron)需先藉由彈性散射(elastic scattering)降低能量,才能有效被吸收
  • 含氫材料(如聚乙烯、水)是最佳的快中子緩速材料,因氫核質量與中子相近,每次碰撞可傳遞大量動能
  • 快中子緩速效率是中子屏蔽設計的首要考量

(B) 對熱中子之作用截面 ✅(正確陳述,應考慮)

  • 慢化後的熱中子(thermal neutron)需被吸收才能終止
  • 熱中子吸收截面(absorption cross section)大的元素(如硼 B、鎘 Cd、釓 Gd)是理想的熱中子吸收劑
  • 鎘的熱中子吸收截面 ~2,500 barn;釓高達 ~49,000 barn

(C) 對其產生的 γ 射線是否能有效屏蔽 ✅(正確陳述,應考慮)

  • 中子被原子核俘獲後,原子核通常會以發射加馬射線的方

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