民國115年 高考三級 輻射安全 輻射應用與安全防護
第7題
核能發電是利用核能來發電，說明什麼是核分裂鏈反應、臨界狀態及控 制棒（control rods）的功能為何？（15 分）
題目
核能發電是利用核能來發電，說明什麼是核分裂鏈反應、臨界狀態及控 制棒（control rods）的功能為何？（15 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、核分裂（nuclear fission）：熱中子撞擊235U形成複合核236U，分裂為兩個中等質量碎片（如137Cs、90Sr），同時放出2～3個中子與約200 MeV能量，能量以碎片動能、中子與γ射線形式釋出。
- 二、鏈反應（chain reaction）：每次分裂放出的中子再引發其他235U分裂，形成自持性反應。以有效增殖因數k_eff表示：k＜1為次臨界（subcritical），k＝1為臨界（critical，功率穩定），k＞1為超臨界（supercritical，功率上升）；k受燃料富集度、減速劑、幾何配置與中子洩漏影響。
- 三、控制棒（control rods）功能：以碳化硼（B4C）、鎘、銀-銦-鎘或鉿等強吸中子材料製成，藉吸收熱中子（如10B(n,α)7Li）降低中子數，插入深度改變反應度，用於啟動、功率調整與停機；緊急時靠重力快速插入（SCRAM）。
- 四、安全與限制：控制棒僅調節反應度，無法即時抑制瞬發中子；須配合延遲中子（約占0.65%）、都卜勒負回饋、硼酸注入與氙-135毒物管理，維持足夠停機裕度；用過燃料仍須長期冷卻與屏蔽。
AI 依官方試題文字產生的參考解答，非考選部公告答案，內容僅供備考參考。