專技高考-醫事放射師醫學物理學與輻射安全104 年第 58 題單選題
中子屏蔽主要考量的問題包括那些?①快中子緩速或減能 ②避免發生互毀作用 ③捕獲減能後的中子 ④中子捕獲可能引發的加馬輻射 ⑤捕獲快中子 ⑥中子與原子作用所引發的惡性連鎖反應
B正確答案
中子屏蔽三步驟:先減速快中子→再捕獲熱中子→處理捕獲後產生的加馬射線。
為什麼答案是 B
正解。中子屏蔽三大關鍵:①以含氫材料 (水、石蠟、聚乙烯) 將快中子減速;③用硼、鎘等捕獲熱中子;④處理 (n,γ) 反應產生的二次加馬射線,需加鉛或重材料屏蔽。
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完整詳解
Pro · 無限重點 中子屏蔽三步驟:先減速快中子→再捕獲熱中子→處理捕獲後產生的加馬射線。
看到「互毀作用」(正負電子) 和「連鎖反應」(核分裂) 都跟中子屏蔽無關,直接刪 A、C、⑥;快中子無法直接捕獲,須先減速,⑤也錯,答案剩 B。
逐選項分析
A✕
②互毀作用是正電子與電子相遇產生 511 keV 光子,與中子無關;⑥連鎖反應是核分裂議題,不是屏蔽考量。
B✓ 正確
正解。中子屏蔽三大關鍵:①以含氫材料 (水、石蠟、聚乙烯) 將快中子減速;③用硼、鎘等捕獲熱中子;④處理 (n,γ) 反應產生的二次加馬射線,需加鉛或重材料屏蔽。
C✕
②④⑥中只有④正確。互毀作用屬電子-正電子議題,連鎖反應屬反應器設計而非屏蔽,雙重錯誤。
D✕ 陷阱
陷阱在⑤「捕獲快中子」。快中子能量太高、捕獲截面極小,必須先減速成熱中子才能有效捕獲,因此⑤錯誤,缺少③才完整。
中子屏蔽三階段設計
| 階段 | 目的 | 常用材料 | 原理 |
|---|
| 1. 減速 (Moderation) | 快中子→熱中子 | 水、石蠟、聚乙烯 (含氫) | 彈性散射損失能量 |
| 2. 捕獲 (Absorption) | 吸收熱中子 | 硼-10、鎘、鋰-6 | (n,α) 或 (n,γ) 反應 |
| 3. 加馬屏蔽 | 擋下二次加馬 | 鉛、鋼、混凝土 | 光電/康普頓效應 |
本題陷阱集中在「⑤捕獲快中子」與「②互毀作用」。考生易誤以為中子可直接被捕獲,但快中子捕獲截面極低,必須先減速;互毀作用是正負電子湮滅的專有名詞,與中子作用毫無關聯,看到請直接排除。