114 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

ICRP 第 103 號報告（ICRP 103，2007 年建議）以「曝露情境」為架構，將輻射曝露分為計畫曝露情境、緊急曝露情境及既存曝露情境。劑量管制的核心，是依情境採用適當的限制工具，並落實輻射防護三原則：

1. 正當化：導致曝露的活動，整體利益應大於輻射危害。
2. 最佳化：在考量經濟與社會因素後，使個人劑量、曝露人數及曝露發生的可能性，維持在合理可達成的低水平（ALARA）。
3. 劑量限制：計畫曝露情境下，個人所受劑量不得超過限值，以避免任何個人承受不可接受的風險。

本題主要在考劑量限值、劑量約束及參考水準的差異。劑量限值主要用於計畫曝露情境；緊急及既存曝露情境則以參考水準引導防護最佳化。

解題方法

先依曝露情境區分管制工具，再列出計畫曝露情境下職業曝露與公眾曝露的劑量限值，最後補充緊急、既存曝露情境採用的參考水準範圍。這樣能避免把「法定上限」與「最佳化用的管理基準」混為一談。

一、計畫曝露情境：劑量限值與劑量約束

ICRP 103 維持計畫曝露情境下的個人劑量限值。建議值如下：

職業曝露者的有效劑量限值可表為：任何連續 5 年合計不超過 100 mSv，且任一年不超過 50 mSv。當量劑量限值則分別針對水晶體、皮膚，以及手足等組織。

劑量限值是個人不得超越的上限；劑量約束則是在特定來源或作業規劃階段，預先設定的個人劑量管理基準，用來引導最佳化。劑量約束必須低於適用的劑量限值，不能取代限值，也不能作為達到限值後即可停止改善的理由。

二、緊急與既存曝露情境：參考水準

核心觀念

術中放射治療（intraoperative radiotherapy, IORT）是在手術中直接對手術床或腫瘤殘存高風險區域給予放射治療。手術切除腫瘤並暴露治療區後，醫療團隊將正常組織移開或屏蔽，再以適當的照射器把高劑量輻射集中在目標區域。這種作法可減少治療區外正常組織的曝露，也能避開部分術後療程可能受到的器官移動或定位誤差。

本題重點是說明可發生游離輻射設備如何執行 IORT，以及如何分別保護患者與工作人員。常見設備包括移動式醫用電子直線加速器，用電子束治療；部分術中治療系統則使用低能量 X 光。電子束的射程有限，適合治療手術床表淺區域；低能量 X 光也能用專用施照器將劑量集中於目標區域。選擇輻射種類、能量、照射器尺寸與治療劑量，須依腫瘤位置、治療深度及臨床計畫決定。

法規部分，以命題當年（民國 114 年）法規為準。依《游離輻射防護法》及《游離輻射防護安全標準》，輻射防護應遵循正當化、最佳化及劑量限制原則；醫療曝露不以患者職業劑量限度處理，而須確保治療有臨床效益、照射適當且盡量避免不必要曝露。輻射工作人員職業曝露限度為每連續五年有效劑量不超過 $100\ \mathrm{mSv}$，任何單一年不超過 $50\ \mathrm{mSv}$；眼球水晶體等價劑量一年不超過 $150\ \mathrm{mSv}$，皮膚或四肢等價劑量一年不超過 $500\ \mathrm{mSv}$。

解題方法：設備如何用於術中放射治療

作答可依「定位治療區、選擇設備與施照器、移開或屏蔽正常組織、照射、完成治療」的順序說明：

1. 手術切除並確認治療目標：術者切除腫瘤後，依腫瘤位置、切緣及復發風險，確認手術床或需追加治療的區域。
2. 隔離正常組織：將腸道、皮膚、神經、血管等非目標組織移開；無法移開者以適當屏蔽或保護措施降低其劑量。
3. 選擇治療設備與施照器：將移動式電子直線加速器等設備定位於手術室，依治療深度與目標範圍選擇電子能量、施照器直徑及角度。設備以施照器將射束導向治療區，盡量使劑量集中在手術床。
4. 確認照射條件並治療：由放射腫瘤科醫師、醫學物理師及手術團隊核對治療計畫、照射位置、設備參數與人員撤離狀況後，依處方給予單次高劑量照射。
5. 確認照射結束：停止出束並確認設備進入安全狀態後，才由人員返回手術區繼續手術。

輻射防護

患者防護

核心觀念

這題考的是 X 光攝影中，管電壓（kVp）與 X 光光子能量、穿透力及影像對比的關係。管電壓決定 X 光光子的能量分布：kVp 越高，平均光子能量與最大光子能量越高，射線穿透力也越強。

小動物的身體厚度與受檢部位通常較小，X 光穿過組織時受到的衰減較少，因此通常不需要像大型動物或較厚部位那樣使用高 kVp，便能讓足夠的 X 光到達影像接收器。

解題方法

從「受檢物厚度」與「所需穿透力」判斷管電壓設定：

1. X 光穿過人體或動物組織時，會因吸收與散射而衰減；組織愈厚，通常需要較高的穿透力。
2. 小動物或較薄的受檢部位對 X 光的衰減較小。

核心觀念

小型模組化反應器（Small Modular Reactor, SMR）是以較小單機容量及模組化設計、製造與建置為主要特徵的核反應器。國際原子能總署常以單機電功率不超過約 $300\ \text{MWe}$ 作為「小型」的參考界線；「模組化」則指反應器或主要設備可在工廠預製，再運至場址組裝，並可依需求配置一個或多個模組。

SMR 是一種部署方式與設計概念，並非單一反應器型式。設計可採輕水式，也可採高溫氣冷式、液態金屬冷卻式等先進反應器；因此，各型 SMR 的燃料、冷卻劑、安全系統與燃料週期並不相同。

本題重點是比較 SMR 與大型傳統反應器的容量與建造方式、安全特性、部署彈性及經濟性。本題不涉及特定法條或公式。

解題方法

作答時先用一句話定義 SMR，再依「設計特性—相對優點—相對缺點」分層比較。比較時應特別分辨：SMR 的單機投資額較小，並不等於每單位發電量的成本一定較低；被動安全設計也不代表反應器沒有事故風險。

SMR 的主要特性

1. 單機容量較小：單一模組的電功率通常不超過約 $300\ \text{MWe}$，低於傳統大型核能機組。
2. 模組化與工廠預製：主要設備或模組可在工廠製造，運至場址安裝；電廠可先建置部分模組，再按需求增加機組。
3. 設計型式多元：包含輕水式及多種先進反應器設計，不能將某一種設計的特點視為所有 SMR 的共同特徵。
4. 強調簡化與被動安全：部分設計採自然循環、重力供水或自然對流等被動安全措施，以減少對外部電源、泵浦或操作員即時介入的依賴。
5. 適用場址與用途較廣：較小的占地與輸出功率，可用於電網規模較小或偏遠地區，也可依設計供應工業蒸汽、區域供熱或海水淡化等用途。

與傳統大型反應器相比的優點

• 初期資本需求較低：單一模組規模較小，單次建廠所需資金及投資風險較容易分階段承擔。
• 建造期有望縮短：工廠預製、標準化設計與現場組裝，若能形成穩定供應鏈及重複建造經驗，可減少現場施工時間。