高考申論題
115年
[輻射安全] 放射物理學與輻射劑量學
第 一 題
📖 題組：
某作業場所的中子場可近似分為熱中子與快中子兩群，使用小型及大型 Bonner 球於相同位置量測，屏蔽前、後的量測時間均為 600 s，且計數均已扣除背景。 ․小型 Bonner 球對熱中子與快中子的平均反應係數分別為 4.00 × 10-4 及 0.500 × 10-4 count·cm2/n，屏蔽前、後計數分別為 4300 及 10040。 ․大型 Bonner 球對熱中子與快中子的平均反應係數分別為 1.00 × 10-4 及 3.00 × 10-4 count·cm2/n，屏蔽前、後計數分別為 2800 及 2740。 ․同一受照組織對熱中子與快中子的通量至吸收劑量轉換係數分別為 10.0 及 300 pGy·cm2/n，輻射加權因數分別為 2 及 10。 ․屏蔽前加馬射線劑量貢獻可忽略，屏蔽後另量得捕獲加馬射線（neutron-capture gamma rays）吸收劑量為 0.300 mGy。 假設屏蔽後輻射場穩定，且等價劑量與作業時間成正比，請回答下列問題：
某作業場所的中子場可近似分為熱中子與快中子兩群，使用小型及大型 Bonner 球於相同位置量測，屏蔽前、後的量測時間均為 600 s，且計數均已扣除背景。 ․小型 Bonner 球對熱中子與快中子的平均反應係數分別為 4.00 × 10-4 及 0.500 × 10-4 count·cm2/n，屏蔽前、後計數分別為 4300 及 10040。 ․大型 Bonner 球對熱中子與快中子的平均反應係數分別為 1.00 × 10-4 及 3.00 × 10-4 count·cm2/n，屏蔽前、後計數分別為 2800 及 2740。 ․同一受照組織對熱中子與快中子的通量至吸收劑量轉換係數分別為 10.0 及 300 pGy·cm2/n，輻射加權因數分別為 2 及 10。 ․屏蔽前加馬射線劑量貢獻可忽略，屏蔽後另量得捕獲加馬射線（neutron-capture gamma rays）吸收劑量為 0.300 mGy。 假設屏蔽後輻射場穩定，且等價劑量與作業時間成正比，請回答下列問題：
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
分別計算屏蔽前、後於 600 s 量測期間累積的熱中子與快中子通量，以及該組織於屏蔽前、後的總等價劑量。若單次作業等價劑量不得超過 5.00 mSv，計算屏蔽後的最長作業時間。（18 分）
思路引導 VIP
- 考點分析：此題考查利用 Bonner 多球系統（Bonner Sphere Spectrometer, BSS）解聯立方程式求得熱中子與快中子通量（這裡的通量實際上指的是累積通量，即 fluence，單位 $\text{n/cm}^2$），並進一步計算等價劑量（Equivalent Dose）以及限值下的最長工作時間。
- 聯立方程建立：
小題 (二)
屏蔽後小型 Bonner 球的計數明顯增加，但總等價劑量反而降低，說明其原因。由射源側至人員側寫出中子吸收層、次級加馬屏蔽層及減速層的合理排列順序。（7 分）
思路引導 VIP
- 考點分析：此題考查中子調變（減速）與屏蔽設計原理，以及中子能量對劑量與偵檢器響應的影響。
- 計數增加而劑量降低的原因：