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高考申論題 105年 [輻射安全] 輻射安全

第 一 題

📖 題組:
關於惰性氣體222Rn及其子核,試問:
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (一)

222Rn的半衰期為何?連續4個很短半衰期的子核為何?(10分)

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本題考查天然放射性鈾系衰變鏈中氡-222(Rn-222)的核心物理特性。考生應直接提取記憶中的常數(3.82天),並依序列出後續四個短半衰期氡子核(Po-218、Pb-214、Bi-214、Po-214),作答時附上衰變模式與大致半衰期可展現專業度並確保拿滿分。

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氡-222(Rn-222)的半衰期為 3.82 天。 Rn-222 屬於天然放射性鈾-238衰變系,其後續連續 4 個很短半衰期的子核(即氡子核,Radon daughters)依序為: (1) 釙-218(Po-218):由 Rn-222 經 α 衰變生成,半衰期約 3.10 分鐘。

小題 (二)

依據聯合國原子輻射效應科學委員會(UNSCEAR) 2012報告,氮氣造成的每人平均輻射劑量為1.26 毫西弗/年(mSv/y),背景輻射造成的每人平均輻射劑量為2.40 mSv/y,為何氮氣會造成占人類每年背景輻射劑量的很大比例?(5分)

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看到氡氣(Rn-222)造成高背景輻射劑量,應從其『來源特性』、『曝露途徑』與『輻射種類』三方面切入。重點提及鈾衰變系的地殼分布、室內密閉空間的氣體累積效應,以及吸入後其短半衰期固態子核放出高輻射加權因數的阿伐(α)粒子對肺部的影響。

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【破題】氡氣(Rn-222)為天然鈾系衰變產物,因其氣體特性易於室內累積,且吸入後其子核釋放高危害的阿伐射線,故成為人類天然背景輻射的最大來源。 【論述】 一、廣泛來源與氣體特性:氡-222為鈾-238天然衰變系的產物,母岩廣泛存在於地殼與土壤中。由於氡為惰性氣體且半衰期(3.82天)適中,使其能從土壤及建材中逸散至室內外空氣中。

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