110 公務人員升官等薦任 原子能 輻射安全 考古題詳解

核心觀念

游離輻射對人體的健康效應，依劑量與效應發生方式，主要分為確定效應與機率效應。確定效應又稱組織反應；機率效應又稱隨機效應。

這題的關鍵，是分清楚兩類效應各自的劑量反應關係：

解題方法

先依「有無低限值」區分效應，再說明劑量增加時改變的是「嚴重程度」還是「發生機率」，最後以特定器官或組織舉例。

題目沒有要求列出低限值的數值，因此作答應著重於兩類效應的劑量關係，不宜把某一器官的特定數值當成適用所有照射條件的固定界線。效應低限值會受照射劑量率、受照體積、輻射種類及個體差異影響。

一、確定效應（組織反應）

確定效應源於受照組織內大量細胞死亡或功能受損。其特性是具有低限值：劑量低於低限值時，通常不會產生可觀察的臨床效應；超過低限值後，效應發生率及嚴重程度會隨劑量增加。劑量足夠高時，受照組織可能出現明顯損傷。

常見例子如下：

核心觀念

有效半衰期是放射性核種在人體內的活度，因為物理衰變與生物排除同時作用，降至原來一半所需的時間。物理半衰期為 $T_R$，生物半衰期為 $T_B$，有效半衰期為 $T_E$，三者的關係為：

等價地：

解題方法

題目給定 $^{35}\mathrm{S}$ 的物理半衰期 $T_R=87$ 天，以及其在睪丸的生物半衰期 $T_B=623$ 天，代入公式：

核心觀念

本題考查核能的來源、核分裂的基本過程，以及三類核燃料材料的區別。判斷時要抓住兩個重點：

1. **易裂材料（fissile）**能以熱中子引發分裂，且分裂放出的中子可支持連鎖反應。
2. **可裂材料（fissionable）**是較廣的類別，凡能被中子引發分裂者均可稱為可裂材料；因此，易裂材料是可裂材料的一部分。
3. **可孕材料（fertile）**本身通常不是熱中子易裂材料，但吸收中子後，可經由核轉變生成易裂材料。

解題方法

先說明核能與核分裂的物理來源，再以「能否由熱中子引發分裂」及「吸收中子後能否轉變成易裂核種」區分三類材料。作答時以代表性核種舉例，並指出各類別之間的包含關係，即可完整回答。

核能與核分裂的產生

核能是與原子核的結構及核內束縛能變化有關的能量。核分裂或核融合前後，生成物的總質量與反應物總質量通常不同；質量差轉換為能量，關係式為：

以核分裂為例，重原子核吸收一個中子後形成激發態複合核，隨後分裂成兩個較輕的裂變產物，並放出中子及能量。以鈾-235 為例，可用下式表示一種可能的反應：

裂變產物的總質量小於反應前物質的總質量，質量差成為能量，主要以裂變產物動能及後續輻射等形式釋出。若裂變放出的中子又引發其他易裂核種分裂，便形成核連鎖反應；反應爐藉由控制中子數量維持所需的反應速率。

三類核燃料材料

易裂材料（fissile material）

易裂材料是指能被熱中子引發核分裂，並具備支持裂變連鎖反應能力的材料。常見核種包括：

• 鈾-233（${}^{233}\mathrm{U}$）
• 鈾-235（${}^{235}\mathrm{U}$）
• 鈽-239（${}^{239}\mathrm{Pu}$）
• 鈽-241（${}^{241}\mathrm{Pu}$）

可孕材料（fertile material）

可孕材料是指本身通常不屬於熱中子易裂材料，但吸收中子後，可經由後續衰變轉變成易裂材料的材料。主要例子如下：

• 鈾-238（${}^{238}\mathrm{U}$）：吸收中子後，經 β 衰變生成鈽-239。
• 釷-232（${}^{232}\mathrm{Th}$）：吸收中子後，經 β 衰變生成鈾-233。

其轉變過程可簡示為：

核心觀念

本題考查兩件事：環境中的輻射從何而來，以及我國環境輻射監測的法規依據。作答時宜先區分天然與人為來源，再列出法規名稱及其規範功能。

以命題當年（民國 110 年）法規為準。《游離輻射防護法》第 2 條將背景輻射定義為宇宙射線、地殼或大氣中天然放射性物質，以及人體組織內天然放射性物質所釋出的游離輻射；第 19 條則規定主管機關應選定適當場所設置監測設施及採樣，從事環境輻射監測，並公開監測結果。

解題方法

先將來源分成兩大類，再舉例：

• 天然來源：自然界原本存在的輻射，例如宇宙射線、土壤與岩石中的天然放射性核種，以及氡氣。
• 人為來源：人類活動所產生或釋出的輻射，例如醫療 X 光與核子醫學、核設施運轉，以及過去核試爆或核事故留下的放射性落塵。

題目只要求舉二個例子，宜選取來源清楚、容易說明的例子，例如「宇宙射線」與「土壤中天然放射性核種」；若需說明人為來源，可補充核設施或醫療輻射。

法規部分按「法律、標準、作業規範」層次作答：

核心觀念

本題考查事故後的生物劑量估算：利用受曝露者血液或其他生物檢體中可觀察的變化，推估其曾接受的游離輻射劑量。這類方法不必依賴事發時佩戴的個人劑量計，適用於個人劑量計遺失、損壞或未佩戴的事故。

生物劑量估算通常須配合曝露時間、輻射種類與能量、曝露是否均勻、檢體採集時間及個人健康狀況判讀。不同方法的劑量反應特性不同，因此可按事故情境選用，必要時以多種方法交叉確認。

解題方法

作答時，依「檢測對象與測量項目 → 劑量估算用途 → 優缺點」逐項整理。常見生物劑量方法如下：