第62回第1種放射線取扱主任者試験の物理についての
個人の備忘録的なものですが、
もしよかったら読んでみてください。
正解かどうかは保証できませんので、
ご確認のほどよろしくお願いいたします。
第62回第1種放射線取扱主任者試験の物理問1から10
2017問1 0.021eVの中性子の速度［m・s?1］として最も近い値は, 次のうちどれか。 ただし, 中性子の質量は1.7×10＾-27kgとする。
1 2．0×10＾3 2 2．0×10＾5 3 2．0×10＾７ 4 2．0×10＾9 5 2．0×10＾11
2.0×10＾3
〔解答〕1
2017問2 2gの重水素と 3gの三重水素のすべてがD?T核融合を起こしたとする。 発生する 14MeVの中性子の運動エネルギーの総和を原油の量［kL］に換算した場合, 最も近い値は次のうちどれか。ただし, 原油の標準発熱量を38MJ・L?1とする。
1 2．2 2 3．5 3 22 4 35 5 133
4 35
〔解答〕4
2017問3 次の記述のうち, 正しいものの組合せはどれか。
A 内部転換電子の運動エネルギーは,L殻転換よりK殻転換の方が低い。
B 内部転換係数は, 内部転換電子の放出率をそれと競合するγ線の放出率で割った値で与えられる。
1 AとB 2 AとE 3 BとD 4 CとD 5 CとE
〔解答〕1
2017問4 2つの核種間の関係について, 正しい記述の組合せは次のうちどれか。 ただし, X及びYは元素記号,p及びqは整数とする （表記例, 60Co）。
27
A は, の同中性子体である。
D との原子核は,互いに鏡像核である。
1 AとC 2 AとD 3 BとC 4 BとE 5 DとE
2 AとD
〔解答〕2
2017問5 次の記述のうち, 正しいものはどれか。
1 原子の角運動量は不連続な値をとる。
〔解答〕1
2017問6 次の記述のうち, 正しいものの組合せはどれか。
B EC壊変が起きると必ず特性X線またはオージェ電子が放出される。
D α壊変で放出されるα線のエネルギー分布は線スペクトルである。
1 AとB 2 AとC 3 AとD 4 BとC 5 BとD
〔解答〕5
2017問7 次の記述のうち, 正しいものの組合せはどれか。
A 電子捕獲においては核内の陽子1個が中性子に変わる。
D β ?壊変と電子捕獲の両者が起きる核種も存在する。
1 AとB 2 AとC 3 AとD 4 BとC 5 BとD
〔解答〕3
2017問8 次の核種のうち, 一壊変当たりのオージェ電子の放出確率が最も大きいものはどれか。
1 51Cr 2 54Mn 3 55Fe 4 64Cu 5 65Zn ×
〔解答〕1
2017問9 次の組合せのうち, 正しいものはどれか。
1 ファン・デ・グラーフ型加速装置 ― 誘導電場×絶縁ベルト
2 サイクロトロン ― 交流磁場×ディー電極
3 シンクロトロン ― ディー電極×交流磁場
4 直線加速装置 ― 高周波電場
5 コッククロフト・ワルトン型加速装置 ― 絶縁ベルト×倍電圧整流回路
〔解答〕4
頻出
2017問10 100keVの重陽子ビームで三重水素ターゲットを衝撃したとき, 重陽子ビームの方向に対して90度方向に放出された中性子の運動エネルギーは14.1MeVであった。 この反応において発生したエネルギー［MeV］として最も近い値は,次のうちどれか。
1 14.1 × 2 15.6 × 3 17.6 4 18.5× 5 20.4×
〔解答〕3
第62回第1種放射線取扱主任者試験の物理問11から20
2017問11 5MeVのα粒子との衝突により反跳される原子核のうち、最大反跳エネルギーが大きい順に並んでいるものは、次のうちどれか。
5 4He,6Li,2H,9Be,1H
5 4He,6Li,2H,9Be,1H
[解答]5
1 1H,2H,4He,6Li,9Be×
2 9Be,6Li ,4He,2H,1H×
3 6Li,4He,2H,9Be,1H ×
4 4He,2H,6Li,9Be,1H×
2017問12 5MeVのα線が透過するものは, 次のうちどれか。
D 12mg・cm-2の金箔
1 ACDのみ 2 ABのみ 3 BCのみ 4 Dのみ 5 ABCDすべて
〔解答〕4
2017問13 次のうち, 制動放射と関係のないものの組合せはどれか。
A シンクロトロン放射光 ある
B チェレンコフ光× ない
C X線管（クーリッジ管）からのX線 ある
D 特性X線× ない
E 電子線の放射損失 ある
1 AとB 2 AとE 3 BとD 4 CとD 5 CとE
〔解答〕3
2017問 14 次の4つの気体に対し, 電子線が気体中で1個の電子―イオン対を生成するのに要する平均エネルギーを, 小さいものから順に正しく並べたものはどれか。
A He
B O2
C Ar
D 乾燥空気
1 ABCD 2 ABDC 3 CBDA 4 CDBA 5 DCBA
3 CBDA
〔解答〕3
2017問 15 40MeVα粒子及び10MeV陽子に対する水中での衝突阻止能をそれぞれSα及びSp とする と き, その 比（Sα/Sp） として正しいものはどれか。
1 ABCD 2 ABDC 3 CBDA 4 CDBA 5 DCBA
4 4
〔解答〕4
2017問 16 次のうち水中でチェレンコフ光を放出する核種として正しいものの組合せはどれか。
B 32P
C 90Y
1 AとB 2 AとC 3 BとC 4 BとD 5 CとD
〔解答〕3
2017問 17 次の記述のうち, 正しいものの組合せはどれか。
A 電子対生成には, 電子の静止質量の2倍以上に相当する光子エネルギーが必要である。
C 電子対生成で生じた陽電子は, 3つの光子を放出して消滅することがある。
1 AとB 2 AとC 3 AとD 4 BとC 5 BとD
〔解答〕2
2017問18 光子と物質との相互作用に関する次の記述のうち, 正しいものの組合せはどれか。
C 2.0MeVの光子と水との相互作用は主にコンプトン効果である。
D 10 MeVの光子と鉛との相互作用は主に電子対生成である。
1 AとB 2 AとC 3 BとC 4 BとD 5 CとD
〔解答〕5
2017問19 137Cs線源から放出される662keVγ線が物質と 1回のコンプトン散乱を起こした場合, 正しい記述の組合せは次のうちどれか。
A 散乱光子が入射方向と反対の方向に出ることがある。
C 600keVの散乱光子が出ることがある。
1 AとB 2 AとC 3 BとC 4 BとD 5 CとD
〔解答〕2
2017問20 662keVのγ線が物質中で2回のコンプトン散乱を起こした場合, 散乱γ線の最小エネルギー［keV］として最も近い値は,次のうちどれか。
1 0 × 2 54 × 3 107 4 128 × 5 184×
〔解答〕3
第62回第1種放射線取扱主任者試験の物理問21から30
2017問21 次の記述のうち, 正しいものの組合せはどれか。
B 光電効果は光子の粒子性を示す現象である。
D 光電効果に伴ってオージェ電子が放出されることがある。
1 AとB 2 AとC 3 BとC 4 BとD 5 CとD
〔解答〕4
2017問22 中性子に関する次の記述のうち, 正しいものの組合せはどれか。
A 9Be（α,n）12Cの反応は中性子源として利用される。
B 中性子の質量は陽子と電子の質量の和より大きい。
1 AとB 2 AとC 3 BとC 4 BとD 5 CとD
〔解答〕1
2017問23 エネルギーE0の中性子の弾性散乱によ り反跳される16O原子核の最大エネルギーはE0の何倍となるか,最も近い値を選べ。
1 0.89 × 2 0.75 × 3 0.64 × 4 0.36× 5 0.22
〔解答〕5
2017問24 次の量のうち, エネルギーの次元と異なるものはどれか。
1 吸収線量×質量 2 カーマ×質量 3 阻止能×時間 4 電流×電圧×時間 5 加速度×質量×距離
〔解答〕3
2017問25 次の1から3は, 単位の換算関係, または定数の値の概数を表したものである。 正の整数A, B, Cを加算したものは次のうちどれか。
1 1eV（電子ボルト）は,1.6×10＾?AJである。
2 1b（バーン）は,1×10＾?Bm2である。
3 陽子の静止質量は, 1.7×10＾?C kgである。
1 62 2 66 3 70 4 74 5 78
〔解答〕4
2017問26 減速材を用いずに速中性子のエネルギースペクトルを測定するのに最も適した検出器は, 次のうちどれか。
5 液体シンチレーション検出器
〔解答〕5
2017問27 分解時間150μsのGM計数管を用いてβ線を計数するとき, 数え落としが6.0％ を超えない最大の計数率［cps］に最も近い値は,次のうちどれか。
1 400 2 800 3 1,200 4 1,600 5 2,000
〔解答〕1
2017問28 GM計数管の入射窓の前方に線源Aを置いて1,000秒間計数したところ, 100,000カウントであった。
次に線源Aの横に線源Bを置き計数したところ,1,000秒間で197,000カウントを得た。最後に,線源Aを取り去り,同じく1,000秒間計数したところ,計数値は100,000カウントであった。バックグラウンド計数率は0.5cpsである。 このGM計数装置の分解時間［μs］として最も近い値は, 次のうちどれか。
1 100× 2 130 3 160 × 4 190× 5 220×
〔解答〕2
2017問29 小型の空洞電離箱にγ線を照射した場合に関する次の記述のうち、正しいものの組合せはどれか。
B 電離電流は充填気体の密度に比例する。
C 電離電流は二次電子に対する充填気体の阻止能に比例する。
D 電離電流は空洞の体積に比例する。
1 ABEのみ 2 ACDのみ 3ADEのみ 4BCDのみ 5BCEのみ
〔解答〕4
2017問30 次のシンチレータのうち、発光減衰時間の短いものから順にならべたものはどれか。
A NaI（Tl）
B CsI（Tl）
C LaBr3（Ce）
D プラスチックシンチレータ
1 CDBA ×2CDAB ×3DABC× 4DCAB 5DCBA×
〔解答〕4
[解説]
プラスチックは短い。
CsIは長い。
第62回第1種放射線取扱主任者試験の物理問31,32
2017物化生 問1 次の1,2の文章の□の部分に入る最も適切な語句, 記号, 数値又は数式を, それぞれの解答 群から1つだけ選べ。
1 α壊変やβ壊変で生じた原子核は, 励起状態にある場合がある。 この励起状態の原子核がより低い準位に遷移する際にγ線が放出される。例えば137Csはγ線源として知られるが, γ線自体は A β-壊変 して生じる B 137Ba の励起状態が基底状態に遷移する際に放出される ものである。 137Csは壊変割合5.4％で B 137Ba の基底状態へ壊変し,残りが B 137Ba の励起状態へ壊変する。 B 137Ba の励起状態の半減期はおおよそ C 153 秒で, このような寿命の長い励起状態の原子核を D 核異性体 と呼び,その遷移を D 核異性体 転移と呼ぶ。
励起状態にある原子核がγ線を放出するかわりに,そのエネルギーを軌道電子に与えてこれを放出する現象を E 内部転換 といい,放出される電子のエネルギー分布は, F 線スペクトル となる。放出された電子の準位に空席が生じるので, これを外側の軌道電子が埋めるときにその準位間のエネルギー差はX 線として放出されるか, あるいは電子に与えられ原子を電離するのに費やされる。 B 137Ba の励起状態から基底状態への遷移におけるK軌道電子に対する E 内部転換 係数をαK, 全ての電子に対する E 内部転換 係数をαT, K?X線に対する蛍光収率をΓKとするとき, 1回の遷移によって放出されるγ線の放出割合Γgは G 1/（1＋αT） であり, そのときK?X線が放出される確率ΓXは H ωKαK/（1＋ αT） となる。
E 内部転換 係数は I 原子番号 や遷移のタイプによって異なるが, 蛍光収率ωKは I 原子番号 にのみ依存する。
次に, 空気中に置かれた137Cs点線源 （放射能5GBq） について考える。 この線源からは, エネルギーが ア 1.06 ×10＾?13Jのγ線が毎秒 イ 4.73×Γg ×10＾9本放出される。線源から1m離れた点におけるこのγ線の光子束密度（フルエンス率）は ウ 3.77×Γg ×10＾8s?1・m-2となる。空気の質量エネルギー吸収係数を2.93×10＾?3m2・kg?1とし,αT及びαKをそれぞれ0.11,0.09とすると, この点におけるエネルギーフルエンス率は エ 3.59 ×10＾?5J・s?1・m-2となり,電子平衡が成立するとき, 同点での# 線による空気の吸収線量率は オ 3.79 ×10＾?4Gy・h?1となる。
2 原子番号が J 92 以上の原子核では,外からの刺激なしに核分裂が起こることがあり, これを自発核分裂という。 この過程はα壊変と競合して起こり, 一般にα壊変の確率のほうが高い。 自発核分裂の部分半減期は K 原子番号 が増すとともに急激に減少する。 中性子線源として利用される252Cf は, 半減期が2.65年であり, 自発核分裂の割合が3.1％で核分裂に伴い高速中性子を放出する。核分裂当たりの中性子放出数は平均で3.76個である。従って, 1gの252Cfから毎秒放出される中性子数は カ 2.3 ×10＾12s?1となる。ただし,1年＝3.16×10＾7sとする。
このような中性子線源から放出された高速中性子は原子核と衝突し運動エネルギーの一部を与えて散乱する。 原子核との衝突が弾性衝突である場合は, 原子核内部のエネルギーに変化は起こらず, 入射中性子と原子核の間にはエネルギー並びに運動量の保存則が成り立つ。 原子核の質量数をA, 衝突の前後における中性子のエネルギーをそれぞれE1及びE2とすると, 衝突後の中性子の取りうるエネルギー範囲は,
L ΛE 1 ≦E2≦ M E1
となり, このエネルギー範囲で一様な頻度分布となる。 ただし、
＝（（A?1）/（A＋1））2 である。 標的となる原子核が三重水素 （3H） の場合には, 衝突後の三重水素の平均エネルギーERは,
ER＝ キ 0.38 E1となる。
2017物化生 問2
次のⅠ、Ⅱの文章の□の部分に入る最も適切な語句、記号又は数値を、それぞれの解答群から1つだけ選べ。
荷電粒子線の発生には加速器が利用される。 加速器は直流電場を用いるものと高周波電場を用いるものに大別できる。
直流電場を用いるものは（ A 静電型加速器）と呼ばれる。 加速電極の両端の電圧を V とし、 荷電粒子の質量を M、 電荷を ze とすると、、 真空中での荷電粒子のエネルギーEは、
E = （ アzeV ） で与えられる。 すなわち、2MVの電圧の （ A 静電型加速器）で重陽子および2価のヘリウムイオン（4 He 2+） を加速すると、、それぞれのエネルギーEは（イ 2 ）及び（ ウ 4） MeV であり、 またこの時重陽子の速度 Vd のヘリウムイオンの速度 VHe に対する比 vd/v He は （エ 1 ）である。
一方、 高周波電場を用いる加速器には 、荷電粒子を一対の電極で何度も加速するタイプと、複数の電極を通過させて加速するタイプがある。前者、後者の代表例として、それぞれ（B サイクロトロン ）及び （C 線形加速器）がある。 いずれのタイプでも、正のイオンを加速するには、正イオンの進行方向と電場の向きを一致させる必要があることから, これを満たす周波数の高周波電場が用いられる。 B サイクロトロン では,一定で一様な磁場Bにより荷電粒子は D ローレンツ 力を受け円運動をする。このときの粒子（質量M,電荷ze）の角速度をωとし,円の半径をrとすると,非相対論的速度の範囲では, D ローレンツ 力は オ zeBrω であり, これが円運動の向心力 カ Mrω＾2 に等しいことから,ω＝ キ zeB/M を得る。したがって加速粒子の角速度は一定であり, 加速に用いられる高周波電場の周波数は ク zeB/2πM となる。
2 加速器で得られた荷電粒子線を物質に照射した際の吸収線量評価は次のよ う になされる。
単色の荷電粒子線の場合,吸収線量は荷電粒子線の E フルエンス と物質の F 平均質量阻止能 の積によって得ることができる。
次に物質中に小さな空洞を作りガスが封入された場合を考える。荷電粒子線の G
飛程 に比べ空洞が十分小さい場合, 荷電粒子線の E フルエンス は不変と考えられ, 物質と空洞ガスの吸収線量の比は, F 平均質量阻止能 の比と等しくなる。これを H 空洞原理 という。この関係を用いると空洞中のガスの電離量から物質中での吸収線量が求まる。
例えば,物質が組織等価物質,空洞が1cm3の空気（20℃,1気圧）とし, H の成立する条件下で,空洞に300MeVの陽子線を照射した際に,空洞空気より26nCの電荷を得たとする。0℃,1気圧の空気の密度を1.3kg・m?3, W値を34eVとすると, 20℃, 1気圧の空気の吸収線量はケ 0.73 Gyである。 F 平均質量阻止能 は概ね物質の平均の質量数に対する原子番号の比（〈Z/A〉）に比例する。 空気および組織等価物質の 〈Z/A〉 をそれぞれ0.50および0.55 とすると, 空洞を組織等価物質に置き換えた場合の吸収線量は コ 0.80 Gyとなる。
動画リンク
まとめ
第62回第1種放射線取扱主任者試験物理についてでした。
