高考申論題 108年 [核子工程] 輻射度量

第一題

📖 題組：
今有一輻射偵檢器，在距離 40 m 處即能測得經 2 半值層（HVL）包覆，強度為 5mCi 之遺失銫-137 射源；

📝 此題為申論題，共 2 小題

小題 (一)

試問該輻射偵檢器之靈敏度為何？（已知該射源之加馬常數為 3.3 R-m2/Ci．h）（10 分）；

本題主要測驗「點射源曝露率公式」與「半值層衰減」的綜合應用。看到題目需立刻聯想公式 $\dot{X} = \frac{\Gamma \cdot A}{d^2}$，並乘上屏蔽衰減因數 $(1/2)^n$。題意中的「靈敏度」即是指在極限距離與屏蔽條件下，抵達偵檢器的「最低輻射曝露率」。

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【解題關鍵】結合點射源曝露率公式 $\dot{X} = \frac{\Gamma \cdot A}{d^2}$ 與半值層衰減公式 $I = I_0 \times (1/2)^n$ 進行計算。【解答】計算：

針對上述用途，應選擇何種類之輻射偵檢器？理由為何？（5 分）

考生看到此題應先建立物理圖像：評估 5mCi 射源經過 2 個半值層衰減後，到達 40m 處的輻射強度極度微弱，甚至遠低於天然背景輻射。因此，破題的關鍵在於偵檢器必須具備『極高的 γ 射線偵測效率』以及能從背景中挑出特定同位素的『能譜分析能力』，進而推導出最佳的儀器選擇。

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【破題】針對此用途，應選擇大體積無機閃爍偵檢器，實務上最典型且合適的選擇為 NaI(Tl)（鉈活化碘化鈉）閃爍偵檢器。【論述】