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106年 - 106 高等考試_三級_核子工程：原子物理#63443

科目：原子物理 | 年份：106年 | 選擇題數：0 | 申論題數：5

試卷資訊

所屬科目：原子物理

選擇題 (0)

申論題 (5)

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) 7 Li，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(1 n) = 1.008665u；M(10B) = 10.012937u；M(7 Li) = 7.016004u；M(4 He) = 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 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d104p6 5s2 4d105p6 6s2 4f145d106p6 
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。