下列那兩種作用可使快中子緩速？ ①中子與氫起非彈性碰撞 ②中子與鐵起彈性碰撞 ③中子與氫起彈性碰撞 ④中子與鐵起非彈性碰撞

本題觀念：

本題考核**快中子緩速（fast neutron moderation / slowing down）**的物理機制，重點在於區分「彈性碰撞（elastic scattering）」與「非彈性碰撞（inelastic scattering）」在不同靶核（氫 vs 鐵）上對快中子緩速的效果。

選項分析

(A) ①②（中子與氫起非彈性碰撞 + 中子與鐵起彈性碰撞） — 錯誤。中子與氫的非彈性碰撞不是主要緩速機制；中子與鐵（重核）的彈性碰撞緩速效果極差。

(B) ③④（中子與氫起彈性碰撞 + 中子與鐵起非彈性碰撞） — 正確答案。這兩種作用都可有效使快中子緩速。

(C) ②③（中子與鐵起彈性碰撞 + 中子與氫起彈性碰撞） — 錯誤。與鐵的彈性碰撞無法有效使快中子緩速。

(D) ①④（中子與氫起非彈性碰撞 + 中子與鐵起非彈性碰撞） — 部分正確（④對），但中子與氫的非彈性碰撞有較高閾能限制，並非主要機制。

答案解析

快中子緩速機制可從兩個角度分析：

1. 中子與氫起彈性碰撞（③）

彈性碰撞時，動量與動能守恆。中子每次碰撞可轉移給靶核的最大能量分率為：

$\frac{\Delta E_{max}}{E} = \frac{4A}{(A+1)^2}$

其中 $A$ 為靶核質量數。

• 氫核

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