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中性子 (過去12年／10問出題)

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🛡️ 中性子 のまとめ ▼

中性子の相互作用 💥

  • 弾性散乱：水素原子核（陽子）と衝突したとき、最も効率よく減速される
  • 非弾性散乱：エネルギーの一部が原子核の励起に使われ、特性γ線を放出する（重い核で優位）
  • 中性子捕獲：熱中性子ほど吸収されやすい（確率は速度 $v$ に反比例、$1/v$ に比例）

国試で狙われるポイント 💡

※以下の国家試験問題・選択肢は学習支援を目的として引用しています。問題文および選択肢の著作権は厚生労働省に帰属します。解説・補足・分野分類・関連知識の整理は当サイトが独自に作成しています。

68AM74 【放射線物理学】
中性子で正しいのはどれか。２つ選べ。
1．直接電離放射線である。
2．自由な中性子はβ-壊変する。
3．252Cfの自発核分裂で放出される。
4．原子核のCoulomb[クーロン]場で散乱する。
5．熱中性子の最頻エネルギーは約2.5 eVである。
正解：23
3.カリホルニウム252は、何もしなくても勝手に核分裂を起こして中性子を出す、「中性子源」として超有名な核種
4.クーロン場（電気の力）の影響を受けるのは、電荷を持った粒子（陽子、α線、電子）だけ！
77PM63 【放射線物理学】
中性子と物質との相互作用で正しいのはどれか。
1．熱中性子では相互作用は生じない。
2．物質の軌道電子との相互作用が主である。
3．減速材として高原子番号の物質が用いられる。
4．中性子捕獲断面積は中性子の速度に比例する。
5．速中性子は物質の厚さとともに指数関数的に減少する。
正解：5
2.原子核との相互作用が主
3.鉛や鉄は、中性子を跳ね返すだけで減速はむずかしい！水素を多く含む物質が減速材として最適。
4.速度に反比例
5.中性子も光子と同じく、電荷を持たない「間接電離放射線」です。これらは「ここまでに全部止まる」という明確な飛程がなく、物質が厚くなるほど確率的に数が減っていく（指数関数的減衰）という性質を持っています。
78PM63 【放射線物理学】
中性子で正しいのはどれか。
1．光電効果に伴い発生する。
2．静止質量は電子よりも小さい。
3．中性子源として ²⁴¹Am の自発核分裂を利用する。
4．熱中性子と物質の相互作用は捕獲反応が支配的である。
5．核分裂で発生する即発中性子の平均エネルギーは約 10 keV である。
正解：4
中性子の相互作用、熱中性子ほど中性子捕獲が起こりやすい。

1.光電効果で飛び出すのは電子
2.中性子の重さはほぼ陽子と同じで電子の1840倍
3.Am-Be線源を使用
5.平均エネルギーは約 2 MeV
70PM70 【放射線物理学】
中性子について正しいのはどれか。
1．$\beta ^{+}$壊変で陽子に変わる。
2．光核反応にしきいエネルギーはない。
3．速中性子の遮へいには鉛が有効である。
4．速度が大きいほど中性子捕獲反応が生じやすい。
5．熱中性子の最頻の運動エネルギーは約0.025 eVである。
正解：5
1.$\beta ^{+}$壊変は陽子が中性子に変わる現象、中性子が陽子に変わるのは$\beta ^{-}$壊変
2.光核反応には原子固有のしきい値がある
4.中性子捕獲は「遅ければ遅いほど」起こりやすい（1/v の法則）
76PM72 【放射線物理学】
中性子の性質で正しいのはどれか。
1．自由空間中では $\beta ^{+} $壊変する。
2．静止質量は陽子と電子の静止質量の和よりも大きい。
3．熱中性子の室温でのエネルギーの最確値は 0.25 eV である。
4．熱中性子の捕獲反応断面積は中性子の運動エネルギーに反比例する。
5．速中性子が重陽子と弾性散乱したとき失う運動エネルギーの最大値は散乱前の運動エネルギーに等しい。
正解：2
1.$\beta ^{-}$壊変です！
2.中性子の重さ >（陽子の重さ + 電子の重さ）このわずかな「重さの差」が、壊変するときのエネルギー
3.0.025 eV！
4.速度に反比例
5.エネルギーを 100%（最大値）失って止まることができるのは、相手が「同じ重さ」のときだけ！
72PM73 【放射線物理学】
中性子捕獲反応はどれか。
1．(n，n)
2．(n，nʼ)
3．(n，p)
4．(n，α)
5．(n，γ)
正解：5
原子核が中性子を捕獲し、励起エネルギーを γ 線として放出して安定化する反応
67AM73 【放射線物理学】
速中性子の減速材として適しているのはどれか。2 つ選べ。
1．鉄
2．鉛
3．パラフィン
4．アルミニウム
5．ポリエチレン
正解：35
パラフィン：水素を多く含みます。
ポリエチレン：軽元素（H, C）で構成されます。
性子は質量が近い水素原子核（陽子）と衝突した際に最も効率よくエネルギーを失うため、水素含有物質が最適です。
69PM73 【放射線物理学】
中性子の弾性散乱で反跳核のエネルギーが最も大きいのはどれか。
1．$^{1}H$
2．$^{12}C$
3．$^{112}Cd$
4．$^{208}Pb$
5．$^{238}U$
正解：1
中性子と質量がほぼ等しい水素原子核（陽子）との弾性散乱において、一度の衝突で失うエネルギーの最大値は入射エネルギーの 100% となる！
75AM73 【放射線物理学】
運動エネルギー E0 の中性子が、静止している質量 M［u］の原子核と反跳角 θ で弾性散乱したとき、原子核の反跳エネルギーを表す式はどれか。
1. $E_0 \frac{1}{(M + 1)^2} \cos^2 \theta $
2. $E_0 \frac{M}{(M + 1)^2} \cos^2 \theta $
3. $E_0 \frac{4M}{(M + 1)^2} \cos^2 \theta $
4. $E_0 \frac{M}{(M - 1)^2} \cos^2 \theta $
5. $E_0 \frac{4M}{(M - 1)^2} \cos^2 \theta $
正解：3
M＝1 (水素) の正面衝突 (θ=0) で E ＝ E₀ となる！
78AM60 【放射線物理学】
エネルギーが0.025 eVの中性子の速度[m/s]に最も近いのはどれか。ただし、中性子の質量を 1.7 × 10⁻²⁷ kg、1 eV = 1.6 × 10⁻¹⁹ Jとする。
1．$1.5 \times 10^{3}$
2．$2.2 \times 10^{3}$
3．$4.7 \times 10^{6}$
4．$5.4 \times 10^{12}$
5．$1.4 \times 10^{22}$
正解：2
運動エネルギー$E=1/2mv^{2}$