113 高普考高考三級 輻射安全 輻射應用與安全防護 考古題詳解

核心觀念

本題考查法規名詞定義，作答重點是寫出法規中的構成要件與適用範圍。以下以命題當年（民國 113 年）法規為準。

解題方法

依各名詞所屬法規逐一作答：「約定有效劑量」與「關鍵群體」見《游離輻射防護安全標準》；「天然放射性物質」見《天然放射性物質管理辦法》；「核子反應器設施」見《輻射工作場所管理與場所外環境輻射監測作業準則》。

（一）約定有效劑量

指各組織或器官之約定等價劑量與各該組織或器官之組織加權因數乘積的總和，單位為西弗（Sv）。概念上可表示為：

其中，$H_T(τ)$ 為組織或器官 $T$ 的約定等價劑量，$w_T$ 為該組織或器官的組織加權因數。約定等價劑量的累積期間，自攝入放射性核種之日起算；十七歲以上者以五十年計，未滿十七歲者計算至七十歲。

（二）天然放射性物質

指天然生成，且含有鈾、釷、鉀等天然放射性核種，或含有其衰變後產生之放射性核種的物質；但不包括核子原料及核子燃料。

（三）關鍵群體

核心觀念

NCRP Report No. 147 的主屏蔽計算，是先求出屏蔽牆必須達到的穿透因數 $B$，再依照射線能量及屏蔽材料，決定所需屏蔽厚度。穿透因數定義為屏蔽後空氣克馬與未屏蔽空氣克馬之比，為無因次量。

主屏蔽的穿透因數公式為：

其中：

• $P$：屏蔽設計目標，單位為 $\mathrm{mGy/week}$。NCRP-147 對非管制區採 $0.02\ \mathrm{mGy/week}$。
• $d$：X 光管球焦點至屏蔽後劑量管制點的距離，單位為 $\mathrm{m}$。
• $N$：每週病患人數，單位為 patients/week。
• $K_P^1$：每位病患在距 X 光管球 $1\ \mathrm{m}$ 處的未屏蔽主射束平均空氣克馬，單位為 $\mathrm{mGy/patient}$。
• $U$：使用因數，表示主射束工作量中朝向該主屏蔽的比例。
• $T$：居留因數，表示管制點有人停留的時間比例。

解題方法

題目給的是胸部專用攝影室，主射束朝向胸片影像接收器所在的牆面，因此計算該面主屏蔽時取 $U=1$。管制點位於走道；依 NCRP-147 的建議，走道居留因數取 $T=0.2$。

題目提供每天照射 50 位病患，但沒有說明每週營業天數。依一般每週工作 5 天的假設：

核心觀念

年攝入限度（ALI）是使工作人員因一次攝入放射性物質所接受的待積有效劑量達到年度劑量限值的攝入活度。本題將每次衰變沉積的能量換算為劑量，再依不同生物半衰期計算攝入後的累積衰變數。

依命題當年（民國 113 年）輻射工作人員有效劑量限值，採一年 20 mSv 的平均值計算；放射線權重因數取 1，因此本題的吸收劑量可視為有效劑量。題目已給定衰變能量完全沉積於體內，且均勻分布於全身。

解題方法

先求兩個體內分布部分的有效半衰期。物理衰變與生物排除同時發生，故有效衰變常數為：

其中物理半衰期 $T_p=30$ 年，兩個生物半衰期分別為 $2$ 天、$110$ 天。一次攝入活度為 $I$ 時，初始活度為 $I$ 的部分在有效排除過程中的積分活度為 $I/\lambda_{\mathrm{eff}}$；其中只有物理衰變會釋出題目所給能量，因此該部分的累積衰變數為：

等價地，由初始原子數 $N_0=I/\lambda_p$ 直接積分物理衰變率，可得：

取半衰期以秒表示，且 $30$ 年約為 $30\times365$ 天，則：

核心觀念

本題考查碘的甲狀腺親和性、$^{131}\mathrm{I}$ 的核種特性，以及操作非密封放射性物質時的內外照射防護與污染控制。$^{131}\mathrm{I}$ 可口服或以其他適當方式給藥；進入體內後主要由甲狀腺攝取並參與碘代謝。其衰變放出 $\beta^-$ 射線與 $\gamma$ 射線：$\beta^-$ 射線在甲狀腺內造成局部照射，可用於治療；$\gamma$ 射線可由體外儀器偵測，供診斷或影像評估使用。

法規部分以命題當年（民國 113 年）法規為準，重點是依輻射工作場所的設計與管理原則，控制外照射、內照射、表面污染及放射性廢棄物。

解題方法

先依射線特性區分診斷與治療用途：$\gamma$ 射線可穿出人體供體外偵測，$\beta^-$ 射線則在甲狀腺組織內沉積能量，形成局部治療效果。再依非密封源作業的污染風險，從「圍阻污染、減少人員暴露、監測確認、妥善處理廢棄物」整理場所設備與措施。

（一）$^{131}\mathrm{I}$ 在核子醫學診斷與治療中的應用與原理

1. 診斷應用

$^{131}\mathrm{I}$ 進入人體後會被甲狀腺攝取。其放出的 $\gamma$ 射線可由伽瑪相機或其他適當偵測設備測量，據以評估甲狀腺對碘的攝取與分布，或進行甲狀腺相關影像及功能評估。

診斷時須控制給藥活度，使取得足夠診斷資訊的同時，將病人劑量維持在合理範圍。實務上，其他核種或檢查方法也可能因影像品質、病人劑量等因素而被採用。

2. 治療應用

$^{131}\mathrm{I}$ 可用於甲狀腺機能亢進及分化型甲狀腺癌相關治療。患者攝入後，甲狀腺組織會選擇性攝取碘；$^{131}\mathrm{I}$ 放出的 $\beta^-$ 射線在攝取部位附近沉積能量，破壞過度活躍或殘存的甲狀腺組織，達成治療效果。$\gamma$ 射線則可用於治療後的體外偵測或分布評估。

3. 核種特性與防護意義

$^{131}\mathrm{I}$ 的物理半化期約為 8 日，且為 $\beta^-$ 與 $\gamma$ 放射核種。由於它可能以蒸氣、氣膠或液體形式造成污染，操作時須同時考量：

• **內照射：**吸入或攝入放射性碘後，碘會集中於甲狀腺。
• **外照射：**來自樣品、病人或廢棄物的 $\gamma$ 射線。
• **表面污染：**工作檯、器具、地面及人員皮膚、衣物受污染。

（二）可操作 $^{131}\mathrm{I}$ 非密封放射性物質的作業場所：設備與措施

1. 工作場所圍阻與表面設施

• 設置專用、標示清楚且出入受管制的放射性物質作業區，並張貼輻射警示標誌及必要的作業規定。
• 操作區表面採用平滑、不易吸附污染且便於清潔的材料；工作檯面可覆以一次性吸水墊，並設置接液盤或其他二次圍阻，降低濺灑與擴散。

核心觀念

本題考查兩類 CT 劑量指標：

1. CTDIvol（體積電腦斷層劑量指數）：以標準 CT 劑量模體量測 CTDI，再納入螺旋掃描的床進距因素，用來表示掃描方案的平均輸出劑量指標。
2. DLP（劑量長度乘積）：將 CTDIvol 乘上掃描長度，表示整段掃描的總劑量指標。
3. 診斷參考水平（diagnostic reference level, DRL）：協助檢視常規醫療影像檢查劑量是否偏高、促進合理抑低的調查基準，不是個別病人的劑量限制。

CTDIvol 與 DLP 是設備輸出及檢查範圍的指標，不能直接視為某位病人的實際器官吸收劑量或有效劑量。

解題方法：CTDIvol 的量測與計算

**量測方式：**使用長度約 100 mm 的筆型游離腔，插入圓柱形 PMMA CT 劑量模體量測。常用模體直徑為 16 cm（頭部）及 32 cm（軀幹）。在模體中心孔及周邊孔分別量測 CTDI₁₀₀，記為 $CTDI_{100,c}$ 與 $CTDI_{100,p}$。量測時應依設備及檢查部位選用相應模體，並記錄掃描條件。

周邊平均值通常由四個周邊孔的讀值取平均。CTDI₁₀₀ 係沿掃描軸向的劑量分布積分，除以名目照射寬度 $NT$：

其中 $N$ 為每次旋轉的切片數，$T$ 為單一切片的名目厚度。

先計算加權 CTDI：

再依掃描方式換算 CTDIvol。螺旋掃描的 pitch 定義為每旋轉一圈的床移動距離除以總名目照射寬度：

因此：

軸向掃描可視為 pitch 為 1 的情形，故 $CTDI_{vol}=CTDI_w$。CTDIvol 通常以 mGy 表示；它反映標準模體下的平均劑量指標，數值會受模體尺寸及掃描參數影響。

解題方法：DLP 的量測與計算

DLP 通常由各掃描序列的 CTDIvol 與掃描長度計算，不是另一項獨立的劑量模體量測值：

其中 $L$ 為該序列的掃描長度，單位為 cm，因此 DLP 單位為 mGy·cm。若一次檢查包含多個序列，總 DLP 為各序列 DLP 的總和：