高考申論題
112年
[輻射安全] 放射物理學
第 一 題
📖 題組：
有關鈾238 92 U及釷232 90 Th衰變系列，請回答下列問題：
有關鈾238 92 U及釷232 90 Th衰變系列，請回答下列問題：
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (一)
此二衰變系列中產生的氣體子核及最終產物分別為何？（8分）
思路引導 VIP
看到自然衰變系列的題目，首先應聯想到其質量數的分類特徵（鈾-238為 4n+2 系列，釷-232為 4n 系列）。接著，回憶衰變鏈中產生的唯一氣態元素為惰性氣體氡（Radon）的同位素，而自然衰變系列的最終穩定產物皆為鉛（Lead）的同位素，最後結合質量數規律即可精確推導出對應的核種。
小題 (二)
試問一個232 90 Th原子衰變至氣體子核的過程，會發射出多少個阿伐粒子和貝他（β-）粒子？（5分）
思路引導 VIP
看到這題，首先需確認自然界放射性衰變系列中的「氣體子核」為氡（Rn）的同位素，釷系對應的為 Rn-220（射氣）。接著利用阿伐粒子（質量數減少 4、原子序減少 2）與貝他粒子（質量數不變、原子序增加 1）的物理特性，根據核反應前後質量數與原子序守恆定律建立聯立方程式求解。
小題 (三)
試問一個238 92 U原子衰變至最終穩定原子核的過程，會發射出多少個阿伐粒子和貝他（β-）粒子？（5分）
思路引導 VIP
看到天然放射性衰變系列的計算題，必須先回憶該系列的最終穩定產物（鈾238衰變系最終產物為鉛206）。接著利用「質量數守恆」（僅受α衰變影響）優先算出阿伐粒子數，再利用「原子序守恆」求出貝他粒子數。
天然放射衰變系列
💡 掌握天然衰變系的質量數規則、氣態子核與最終穩定產物。
| 比較維度 | 鈾-238 系列 (4n+2) | VS | 釷-232 系列 (4n) |
|---|---|---|---|
| 質量數規則 | 4n + 2 | — | 4n (4的倍數) |
| 氣態子核 | Rn-222 (氡) | — | Rn-220 (釷射氣) |
| 氣體半衰期 | 3.82 天 | — | 55.6 秒 |
| 最終穩定產物 | Pb-206 (鉛) | — | Pb-208 (鉛) |
💬兩系列最終皆衰變為穩定的鉛，但其氣態中繼產物氡的半衰期與危害度顯著不同。
