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高考申論題 105年 [核子工程] 核工原理

第 二 題

放射性核種 A 衰變為放射性核種 B,再衰變為放射性核種 C,衰變常數分別為 λA, λB, λC,請寫出核種 A, B, C 濃度的平衡方程式。假設核種 A 起始值為 N0 已知,核種 B 及 C 起始值為 0,請問核種 B 要達到平衡濃度的條件為何?(15 分)
📝 此題為申論題

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看到連續衰變題型,首先應聯想到 Bateman 方程式,利用質量守恆定律(變化率 = 產生率 - 消耗率)寫出各核種的微分方程式。接著回憶放射性平衡(Secular & Transient Equilibrium)發生的先決數學與物理條件,即母核種壽命必須長於子核種壽命。

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【解題思路】利用放射性衰變定律(Radioactive Decay Law)建立連續衰變的微分方程組,並透過分析母子核種衰變常數的相對大小,推導出建立放射性平衡的必要物理條件。 【詳解】 已知:

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