專技高考-醫事放射師醫學物理學與輻射安全114 年第 60 題單選題
快中子主要藉由與重元素的何種作用而達成緩速(slow down)?
A彈性碰撞
B非彈性碰撞正確答案
C中子活化
D光中子反應
B正確答案
快中子遇重元素靠『非彈性碰撞』緩速;遇輕元素才靠彈性碰撞。
為什麼答案是 B
快中子撞擊重元素時,部分動能被重核吸收使其進入激發態,再以γ射線釋放能量,中子則以較低能量射出,此為非彈性碰撞,是重元素緩速快中子的主要機制。
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完整詳解
Pro · 無限重點 快中子遇重元素靠『非彈性碰撞』緩速;遇輕元素才靠彈性碰撞。
口訣:輕元素彈性碰(氫水石墨),重元素非彈性(鉛鐵)。
逐選項分析
A✕ 陷阱
彈性碰撞是快中子與『輕元素』(如氫、氘、碳)緩速的主要機制,因質量相近才能有效傳遞動能。與重元素彈性碰撞時,中子幾乎原路彈回,能量損失極小。
B✓ 正確
快中子撞擊重元素時,部分動能被重核吸收使其進入激發態,再以γ射線釋放能量,中子則以較低能量射出,此為非彈性碰撞,是重元素緩速快中子的主要機制。
C✕
中子活化是熱中子(已慢化)被原子核吸收後使其成為放射性核種的過程,屬於中子吸收反應,而非緩速機制,發生在中子能量已經很低時。
D✕
光中子反應是高能光子(γ)打在特定核種(如鈹、氘)釋出中子的反應,是『產生』中子的機制,與中子緩速無關。
中子緩速機制對照
| 機制 | 適用對象 | 能量傳遞 | 典型材料 |
|---|
| 彈性碰撞 | 輕元素 | 質量相近,動能傳遞大 | 水、石蠟、石墨 |
| 非彈性碰撞 | 重元素 | 激發重核後放γ | 鉛、鐵、鈾 |
| 中子活化 | 熱中子 | 吸收反應,非緩速 | 鈷、銦 |
| 光中子反應 | 產生中子 | γ誘發放出中子 | 鈹、氘 |
最常錯選 A。口訣『碰撞緩速』讓考生直覺選彈性碰撞,但彈性碰撞只對『輕元素』有效。重元素因質量遠大於中子,彈性碰撞幾乎不損失能量,必須靠激發核的『非彈性碰撞』才能有效降低中子能量。