112 關務特考三等 輻射安全技術工程 密封放射性物質(包括非密封放射性物質) 考古題詳解

核心觀念

本題考《放射性物質安全運送規則》第 6 條的專用名詞定義，以及第 15 條對海關開封檢驗的安全要求。作答時應把各名詞的構成要件完整列出，尤其注意「特殊型式」所需的尺寸與試驗要求，以及「可分裂物質」定義中的排除項目。

以下以命題當年（民國 112 年）法規為準。

解題方法與各小題作答

（一）特殊型式放射性物質

依《放射性物質安全運送規則》第 6 條第 2 款，特殊型式放射性物質是指：

1. 不會散開的固體放射性物質；或
2. 只能以破壞方式開啟的密封容器內所含的放射性物質。

此外，其型式至少有一邊尺寸須達 0.5 公分以上，並符合規則附件四的相關規定。

答題時不可只寫「不會散開」或「密封容器內物質」；尺寸及附件四要求也要一併交代。

（二）可分裂物質

依同規則第 6 條第 3 款，可分裂物質是指下列核種，或這些核種的任何組合：

• 鈾-233
• 鈾-235
• 鈽-239
• 鈽-241

但下列物質不包括在可分裂物質定義內：

1. 未照射的天然鈾；
2. 未照射的耗乏鈾；
3. 僅在熱中子反應器中照射的天然鈾或耗乏鈾。

本款列的是特定核種，不能將所有鈾或所有鈽都概括認定為可分裂物質；作答也不可漏掉法條所列的排除情形。

（三）低擴散性放射性物質

依同規則第 6 條第 6 款，低擴散性放射性物質是指：

• 非粉末狀且擴散能力有限的固體放射性物質；或
• 密封容器內的固體放射性物質。

辨認重點是物質須為固體；第一類須同時具備「非粉末狀」及「擴散能力有限」兩項特性。

（四）貨櫃

依同規則第 6 條第 17 款，貨櫃是指便於裝載已包裝或未包裝貨物，且可用一種或多種方式運送、中途不需再重裝貨物的運送設備。

尺寸分類如下：

• 小型貨櫃：外部任一邊小於 1.5 公尺，或內部容積在 3 立方公尺以下。
• 大型貨櫃：不屬於小型貨櫃的其他尺寸貨櫃。

核心觀念

本題考查釔-90（${}^{90}\mathrm{Y}$）的核種性質、製備方式，以及將放射性微球經肝動脈送入肝腫瘤的治療原理與輻射防護。作答時要掌握兩點：${}^{90}\mathrm{Y}$ 是高能量純 β⁻ 衰變核種；微球主要滯留於肝臟腫瘤微血管中，以短程 β 射線提供局部治療。

本題未要求引用法條，以下依核種及放射治療原理作答。

（一）${}^{90}\mathrm{Y}$ 的物理半衰期及放射衰變模式

解題方法

先寫出半衰期，再以核種反應式表示衰變。${}^{90}\mathrm{Y}$ 的原子序為 39，β⁻ 衰變會使原子序增加 1、質量數不變，因此生成鋯-90。

作答

${}^{90}\mathrm{Y}$ 的物理半衰期約為 64.1 小時，亦即約 2.67 日。其主要衰變模式為 β⁻ 衰變：

生成的 ${}^{90}\mathrm{Zr}$ 為穩定核種。${}^{90}\mathrm{Y}$ 為高能量 β⁻ 發射體，β 粒子最大能量約 2.28 MeV，平均能量約 0.93 MeV；其衰變幾乎不伴隨具顯著強度的穿透性 γ 射線。β 粒子在周圍介質中減速時仍會產生制動輻射，因此不能將其視為完全沒有外照射風險。

（二）${}^{90}\mathrm{Y}$ 的製備方法及臨床適應症

解題方法

製備方式可從核種來源分成兩類：由長半衰期母核種 ${}^{90}\mathrm{Sr}$ 經衰變取得，或以反應爐中子活化穩定的 ${}^{89}\mathrm{Y}$ 取得。臨床適應症則要連結到微球經肝動脈進入肝腫瘤血管床的治療方式。

作答

製備方法：

1. **${}^{90}\mathrm{Sr}/{}^{90}\mathrm{Y}$ 核種發生器：**裂變產物 ${}^{90}\mathrm{Sr}$ 衰變生成 ${}^{90}\mathrm{Y}$，再以化學分離或洗脫方式取得子核種 ${}^{90}\mathrm{Y}$。${}^{90}\mathrm{Sr}$ 半衰期長，可作為持續供應 ${}^{90}\mathrm{Y}$ 的母核種來源。用於人體的製劑須控制 ${}^{90}\mathrm{Sr}$ 殘留等放射核純度。
2. **反應爐中子活化：**以中子照射穩定的 ${}^{89}\mathrm{Y}$，經中子捕獲反應生成 ${}^{90}\mathrm{Y}$：

微球產品可將 ${}^{90}\mathrm{Y}$ 製成或結合於微球中；玻璃微球可由含釔材料活化製備，樹脂微球則可將 ${}^{90}\mathrm{Y}$ 標記於微球上。

臨床適應症：

${}^{90}\mathrm{Y}$ 微球主要用於肝臟惡性腫瘤的選擇性體內放射療法（SIRT，亦稱放射栓塞），包括無法手術切除的原發性肝癌（尤其肝細胞癌）及肝轉移癌，例

核心觀念

本題考放射攝影的成像原理，以及伽馬射線、X 光與中子放射攝影的適用情形。放射攝影是利用穿透射線通過物體後的強度差異，在底片或其他影像接收器上形成影像，以檢出內部缺陷的非破壞檢驗法（NDT）。

解題方法

（一）放射攝影的基本原理

將射源、受檢物體與底片（或影像接收器）依序配置。射線穿過物體時，會因材料厚度、密度及組成不同而產生不同程度的衰減。對單一能量射線，均勻材料的衰減可用下式表示：

其中 $I_0$ 為入射強度、$I$ 為透射強度、$\mu$ 為線性衰減係數、$x$ 為材料厚度。空洞、裂縫或夾雜等缺陷會改變局部射線透射量，使接收器產生不同影像灰階或底片黑度，據此判斷物體內部狀況。

（二）伽馬射線放射攝影

常用的伽馬射線放射性同位素包括銥-192（Ir-192）、鈷-60（Co-60）、銫-137（Cs-137）及硒-75（Se-75）。選擇射源時，須考量伽馬射線能量、半衰期、比活度、射源尺寸、設備與屏蔽需求、操作安全及成本。

受檢物體的厚度與材質是重要選擇依據：射線必須有足夠穿透力，才能在穿透工件後仍形成可判讀的影像；但能量過高也會降低影像對比。因此，應依工件厚度與密度選擇適當能量。薄件或中等厚度鋼材常選用 Ir-192 或 Se-75；較厚、密度較高的工件可考慮穿透力較強的 Co-60。工件幾何形狀與可接近性也會影響射源和底片的配置。

（三）X 光機放射攝影的應用例

X 光機以電子撞擊靶材產生 X 光，常見應用例如：

1. 焊縫檢驗：檢查管線、壓力容器或結構焊縫內的氣孔、夾渣、未熔合等缺陷。

核心觀念

本題考查放射性活度、半衰期、比活度，以及中子活化分析的計算。使用的基本關係式為：

其中 $A$ 為活度、$\lambda$ 為衰變常數、$N$ 為放射性原子數、$m$ 為質量、$M$ 為莫耳質量，$N_A=6.022\times10^{23}\ \mathrm{mol^{-1}}$。

比活度是單位質量所含的活度：

中子活化時，若靶核數量在照射期間近似不變，生成核種的活度為：

其中 $\sigma$ 為捕獲截面、$\phi$ 為中子通量、$t$ 為照射時間；括號內的因子代表照射期間放射性生成物同時衰變所造成的飽和修正。

（一）$4\,\mathrm{mCi}$ 的 ${}^{201}\mathrm{Tl}$ 質量

先將活度換算為 SI 單位：

半衰期換成秒：

由 $A=\lambda N$，可得放射性原子數：

${}^{201}\mathrm{Tl}$ 的莫耳質量約為 $201\ \mathrm{g/mol}$，因此其質量為：

（二）${}^{226}\mathrm{Ra}$ 的比活度

先把半衰期換成秒。採用 $1\ \mathrm{年}=365\ \mathrm{日}$：

每克 ${}^{226}\mathrm{Ra}$ 所含原子數為：

因此比活度為：