專技高考-醫事放射師醫學物理學與輻射安全112 年第 71 題單選題
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正確答案
D可用來增加核電廠電力的輸出效率
C正確答案
控制棒由吸收中子材料(如硼、鎘)製成,靠捕獲中子來調控或減緩核分裂連鎖反應。
為什麼答案是 C
正解。控制棒以高中子吸收截面材料(硼、鎘、銀銦鎘合金)製成,插入爐心可捕獲分裂產生的中子,調節連鎖反應速率,是反應器安全停機(SCRAM)的關鍵。
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完整詳解
Pro · 無限重點 控制棒由吸收中子材料(如硼、鎘)製成,靠捕獲中子來調控或減緩核分裂連鎖反應。
看到「控制」核反應就選「吸收/捕獲中子使反應減緩」的選項,控制棒功能是踩煞車。
逐選項分析
A✕ 陷阱
把快中子變慢(熱中子)以增加分裂機率是「緩和劑(moderator)」的工作,例如輕水、重水或石墨,不是控制棒。控制棒反而是吸收中子減緩反應,功能恰好相反。
B✕
控制棒插入會吸收中子、減緩反應,使爐心溫度下降而非急速升高。敘述與控制棒實際作用顛倒,明顯錯誤。
C✓ 正確
正解。控制棒以高中子吸收截面材料(硼、鎘、銀銦鎘合金)製成,插入爐心可捕獲分裂產生的中子,調節連鎖反應速率,是反應器安全停機(SCRAM)的關鍵。
D✕
控制棒功能在於「調控反應速率與安全」,並非為了提升電力輸出效率。發電效率涉及汽輪機、冷卻系統等其他環節,與控制棒目的無關。
核反應器三大關鍵元件
| 元件 | 功能 | 常見材料 | 對反應的影響 |
|---|
| 控制棒 | 捕獲中子、調控/停止反應 | 硼、鎘、銀銦鎘 | 減緩(踩煞車) |
| 緩和劑 | 減速快中子成熱中子 | 輕水、重水、石墨 | 促進分裂 |
| 冷卻劑 | 帶走爐心熱量 | 水、液態金屬、氣體 | 散熱 |
A 選項把「緩和劑」的減速功能硬塞給控制棒,是最常見陷阱。記住:控制棒是「吸收」中子(踩煞車),緩和劑是「減速」中子(提高命中率促進反應),兩者功能方向相反,千萬別混淆。