專技高考-醫事放射師醫學物理學與輻射安全106 年第 73 題單選題
核子事故現場潑灑硼砂,其最主要功能為何?
A吸收熱中子正確答案
B吸收快中子
C減速熱中子
D減速快中子
A正確答案
硼-10 對熱中子有極大吸收截面,是核事故抑制連鎖反應的首選材料。
為什麼答案是 A
硼-10 對熱中子(低能量中子)有非常大的吸收截面(約 3840 barn),會發生 ¹⁰B(n,α)⁷Li 反應,把中子「吃掉」中止連鎖反應,這就是核事故撒硼砂、控制棒含硼的原理。
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完整詳解
Pro · 無限重點 硼-10 對熱中子有極大吸收截面,是核事故抑制連鎖反應的首選材料。
看到「硼」就想「吃熱中子」,這是核工最經典的口訣。
逐選項分析
A✓ 正確
硼-10 對熱中子(低能量中子)有非常大的吸收截面(約 3840 barn),會發生 ¹⁰B(n,α)⁷Li 反應,把中子「吃掉」中止連鎖反應,這就是核事故撒硼砂、控制棒含硼的原理。
B✕ 陷阱
硼對快中子的吸收截面遠小於熱中子(約小三個數量級)。快中子能量太高,要先「減速」變成熱中子才好被硼吸收,所以硼不是用來吸收快中子的。
C✕
減速劑(moderator)通常是輕原子核如氫(水)、氘(重水)、碳(石墨),靠彈性碰撞帶走中子能量。硼的角色是「吸收」不是「減速」,且熱中子已經是低能,無須再減速。
D✕
減速快中子要靠水、重水、石墨這類含輕原子核的物質,硼砂的功能是吸收中子(特別是熱中子),不是減速劑。概念角色完全不同。
中子與材料的對應關係
| 中子能量 | 處理方式 | 代表材料 | 原理 |
|---|
| 快中子 (>1 MeV) | 減速 | 水、重水、石墨 | 彈性碰撞失能 |
| 熱中子 (~0.025 eV) | 吸收 | 硼、鎘、銀銦鎘 | 核反應吃掉中子 |
| 核事故現場 | 撒硼砂 | B₄Na₂O₇·10H₂O | 硼-10 吸熱中子 |
本題最大陷阱是「吸收 vs 減速」與「快中子 vs 熱中子」的兩兩配對。考生常誤以為硼什麼中子都能吸,但硼對熱中子吸收截面遠大於快中子;也常把硼誤認為減速劑,其實減速要靠輕核(水、石墨)。