107年:醫物幅安(1)

某金屬經過中子活化 3個半衰期,再經過兩個半衰期之衰變,其活度為飽和活度的多少 %?

A21.88
B87.5
C12.5
D34.7

詳細解析

本題觀念:

本題考察中子活化(neutron activation) 與隨後放射性衰變(radioactive decay) 的組合計算。核心是:活化一定時間後的飽和活度比(saturation fraction),再經過衰變後的剩餘活度比例。

選項分析

中子活化理論:

在持續中子輻照下,放射性核種的活化方程為:

A(t)=Asat(1eλt)=Asat(1(12)t/T1/2)A(t) = A_{sat} \left(1 - e^{-\lambda t}\right) = A_{sat} \left(1 - \left(\frac{1}{2}\right)^{t/T_{1/2}}\right)

其中 AsatA_{sat}(飽和活度)是無限長時間活化後的最大活度。

Step 1:活化 3 個半衰期後的活度

Aact=Asat(1(12)3)=Asat(118)=Asat×78=0.875×AsatA_{act} = A_{sat} \left(1 - \left(\frac{1}{2}\right)^3\right) = A_{sat} \left(1 - \frac{1}{8}\right) = A_{sat} \times \frac{7}{8} = 0.875 \times A_{sat}

即活化 3 個半衰期 → 達到飽和活度的 87.5%

Step 2:停止活化後,再衰變 2 個半衰期

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