加載中. ..
PDF
106年公務人員高等考試三級考試試題 代號：26160 全一頁
類 科：核子工程
科 目：原子物理
考試時間：2小時 座號：
※注意：
可以使用電子計算器，須詳列解答過程。
不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。
本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。
（請接背面）
一、某一核廢料處置前以純鍺偵檢器測量，發現其中兩個分裂產物 137Cs 與134Cs 之活性
比例為 1：0.01。假設此一核廢料離開核反應爐心時，137Cs 與134Cs 兩種分裂產物核
種數目相同，請問此一核廢料離開核反應爐心已經有多少時間了？（20 分）
137Cs 半衰期為 11000 d (30.12 y)，134Cs 半衰期為 750 d (2.53 y)。
二、下列核子反應中 10B(n, α)7Li，請問此一反應所產生能量為若干（以 MeV 為單位）？
（10 分）鋰離子於核反應後為激發態，並發射一個瞬發加馬射線，其能量為
0.367 MeV，請問所產生之阿爾發粒子與鋰離子分別之能量各為多少 MeV？（10 分）
假設各個粒子之靜止質量為
M(1n) = 1.008665u；M(10B) = 10.012937u；M(7Li) = 7.016004u；M(4He) = 4.002603u
其中 1u = 1.6605402×10-27 kg；電子電量 e = 1.602176487×10-19 C；電子伏特
eV = 1.602176487×10-19 J；真空光速 c = 299792458 m s-1。
三、鈾離子常為四價或六價，請寫出鈾原子之電子組態？（5分）請亦寫出四價及六價鈾
離子之電子組態，並解釋為何鈾離子多為四價或六價？（10 分）
鈾之原子序為 92 其它鄰近元素如 Rn(86), Fr(87), Ra(88), Ac(89), Th(90), Pa(91),
Np(93), Pu(94), Am(95)，括弧內數字為原子序。其中 Rn 之電子組態為
1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p6
鈾原料俗稱黃餅，其化學成分為 U3O8，請問其中三個鈾離子之價數分別應該如何指
定？（5分）
四、有一個中子由核反應中溢出此核反應器之溫度為 200℃，假設此中子最可能之能量
En = kBT，其中 kB為波茲曼常數 kB = 1.38×10-23 J/K，請問此中子之能量 En 為何（請
以eV 表示之）？（5分）並請計算該中子之波長？（5分）我們將此能量之中子經
中子束引出爐心，從事做中子繞射。若此一中子與矽晶片(111)面做中子繞射，則其
繞射角度 θ應該多少？（10 分）矽晶之晶格常數 a = 0.5432 nm, (111)面之晶格間距
（lattice spacing）dhkl = a/(h2+k2+l2)1/2。
真空光速 c = 299792458 m s-1；普郎克常數 h = 6.62606896×10-34 J．s；亞佛加德羅常
數為 6.02×1023。
五、一個 5 MeV 阿爾發粒子與一個 0.1 MeV 之光子，穿過一片厚度為 0.01 mm 之鋁片。
請問穿透鋁片後之阿爾發粒子與光子之能量分別為多少？（20 分）
假設此一鋁片對於 5 MeV 阿爾發粒子之阻擋本領（stopping power），-dE/dx，為一定
值120 MeV cm2/g，鋁的密度 2.7 g/cm3
；對於能量為 0.1 MeV 之光子，鋁的線性衰減
係數（linear attenuation coefficient）為 0.432 cm-1。