物理
物理学のうち放射線に関する課目試験が始まる前に、このページの記載事項をよく読んでください。裏面以降の試験問題は、指示があるまで見てはいけません。試験時間: 15:30〜17:20（1時間50分） 1
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問題数:五肢択一式　 30問（30点）、多肢択一式　問（30点）（60点満点）（14ページ）
3 注意事項:
①　机の上に出してよいものは、受験票、鉛筆又はシャープペンシル（H B又はB ）、鉛筆削り、消しゴム、時計（計算機能・通信機能・辞書機能等の付いた時計は不可）に限ります。 ②　計算機（電卓）、定規及び下敷きの使用は認めません。 ③　不正行為等を防止するため、携帯電話等の通信機器は、必ず、電源を切ってカバン等の中にしまってください。 ④　問題用紙の印刷不鮮明、ページの落丁・乱丁又は解答用紙の汚れなどに気付いた場合は、手を挙げて試験監督員に知らせてください。なお、試験問題の内容に関する質問にはお答えできません。 ⑤　試験終了の合図があったら、ただちに筆記用具を置いてください。なお、試験監督員が解答用紙を集め終わるまで、席を離れてはいけません。 ⑥　問題用紙は持ち帰って結構です。 ①　不正行為を行った者は、受験資格を失ったものとみなし、試験室からの退出を命じます。また、試験終了後に不正行為を行ったことが発覚した場合、試験実施時にさかのぼり受験資格を失ったものとみなします。_ 4　解答用紙（マークシート）の取扱いについて: ①　解答用紙を折り曲げたり汚したりしないでください。また、記入欄以外の余白には、何も記入しないでください。 ②　筆記用具は、鉛筆又はシャープペンシル（H B又はB）を使用してください。また、記入を訂正する場合は、消しゴムできれいに消してください。 ③　解答用紙の所定の欄に氏名・受験地・受験番号を忘れずに記入してください。特に、受験番号は受験票と照合して間違えないよう記入してください。 ④）解答は、1つの問いに対して、1つだけ選択（マーク）してください。2つ以上選択している場合は、採点されません。次の問1から問30について、5つの遷択肢のうち適切な答えを1つだけ選び、また、問31、問32の文章の______の部分について、解答群の選択肢のうち最も適切な答えを１つだけ選び、注意事項に従って解答用紙に記入せよ。間1　8.6×10¹4 Bqの³Hを含む廃水中において、この³Hのβ壊変による発熱量[W]として、景も近い値は次のうちどれか。ただし、 β線による発熱のみを考え、 3 Hのβ線の平均エネルギーを5.7 keVとし、全てのエネルギーが最終的には熱に変換されるものとする。 0.31 1 2  0.50 3 0.78問２　竜子の質量をm、速度をv、プランク定数をbとするとき、電子のド・プロイ波長えを示す正しい式は、次のうちどれか。
問３　100 keV光子の波数（波長の逆数）[m~¹]として、最も近い値は次のうちどれか。ただし、プランク定数を6.63×10¯³⁴ J・sとする。 1  1.2×10¹o 2     2.7×10²0            3      8.1×10²0 4　1.6×10"1 5　2.4×10 11間４　次の記述のうち、正しいものの組合せはどれか。ただし、真空中の光速度を3.0×10 m・s~¹とし、有効数字を2桁とする。 A  1 kgの物質は、9.0×10¹6 Jに等価である。 B 電子の静止エネルギーは8.2×10¯¹4 Jに相当する。 C  1 MeVのy線の波長は1.2×10~12 mである。 D    17℃で熱平衡にある粒子の運動エネルギーの最頻値は4.0×10~²¹ Jである。 1  ABCのみ   2   ABDのみ   3   ACDのみ   4   BCDのみ5  ABCDすべて問５　次の記述のうち、正しいものはどれか。中性子の磁気モーメントはゼロである。 1陽子の磁気モーメントはゼロである。 22 3　核異性体どうしの質量超過は等しい。 α粒子の質量は重陽子の質量の2倍より大きい。 4 5　 ¹¹Cの中性原子の質量は¹¹Oの中性原子の質量より小さい。問６　次の記述のうち、正しいものの組合せはどれか。 A   陽子は単独で存在すると中性子に嫩変する。 B　原子核の質量は、陽子および中性子それぞれの質量にそれぞれの個数をかけた値の和より小さい。 C   陽子の質量は中性子の質量より大きい。 D 核力は電磁気力より力の及ぶ距離が短い。 1  AとB      2  AとC     3  BとC      4  BとD     55　CとD問7　原子核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  α壊変が起きると中性子数が2つ減少する。 B  β*壊変が起きると中性子数が1つ増加する。 C  β ¯擴変が起きると質量数が1つ増加する。 D   竜子捕獲が起きると原子番号が1つ増加する。 1  AとB       2  AとC     3  BとC 4  BとD 5  CとD問８　α擴変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 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。 B    ²41 Am線源から放出されるα線のエネルギーは5.486 MeVのみである。 C　²¹⁰Po線源からのy線放出率は0.1%以下である。 D トンネル効果は関係しない。 1  AとB 2  A C      3  A CD     4  B CD      3 5  CとD問９　次のうち、正しいものの組合せはどれか。 A　コッククロフト・ワルトン型加速装置では、整流回路に多段の倍電圧回路を利用した直流高電圧で荷電粒子を加速する。 B 線形加速器では、連続しておかれた加速空洞に高周波電力を供給して、荷電粒子を加速する。 C　シンクロトロンでは、加速粒子を同一の軌道で周回させるために、粒子エネルギーに応じて磁場及び高周波周波数を変化させる。 D　サイクロトロンでは、２つの向き合ったD型竜極に高周波竜力を供給して加速粒子が竜極間を通過する際に電位差を発生させ加速する。 1  ABCのみ   2  ABDのみ  3  ACDのみ  4  BCDのみ  5  ABCDすべて問10　重陽子どうしの核融合反応で生成される粒子の組合せとして、正しいものは次のうちどれか。 A 中性子B ʾHの原子核C    ³Hの原子核D    *Heの原子核1  A C Dみみ2  A Bのみ３　ＢＣのみ4  Dのみ5  ABCDすべて問11　次の記述のうち、正しいものの組合せはどれか。 A　核反応前後の質量の違いをエネルギーとして表した値をQ値という。 B 核反応断面積の単位はb（バーン）で、1 b＝1×10−24 m²に相当する。 C　原子核における核子1個当たりの結合エネルギーはおおよそ0.5 MeVである。 D 光核反応は吸熱反応である。 1  AとC 2  AとD 3  B C    4  B C D CとD 5間12　 ²³8U原子核が4.2 MeVのα粒子を放出し、基底状態の娘核種に擴変した。その被変のＱ値[MeV]として最も近い値は次のうちどれか。 1  4.1 2  4.3 3  4.5 4  4.7 5  4.9問13　4℃の水中での最大飛程が5 mmであるβ線が、標準状態の空気中で示す最大飛程として最も近い値は、次のうちどれか。 1 4 mm 2 4 cm 3　40 cm 4    4 m 5 40 m問14　100 keVの電子が物質に入射したときに起こる現象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　発生する特性X線のエネルギーは物質によらず一定である。 B制動放射線の発生効率は物質によらず一定である。 C制動放射線の最大エネルギーは物質によらず一定である。 D 竜子の飛跡に沿って電離や励起が起こる。 1  AとB 2  AとC 3  BとC 4  BとD CとD 5間15　次の記述のうち、正しいものの組合せはどれか。 A 同一気体のW値は荷電粒子の種類により異なる値を示す場合がある。 B W値は照射線量を求めるために使用されることがある。 C イオン化ポテンシャルをIとするとき、W値との比（W/I）はほぼ1となる。 D  He並びにXeの気体、C(ダイアモンド)並びにSiの固体の4つの検出媒体において、W値が大きい順に並べると、He、Xe、C、Siの順となる。 1  ABCのみ   2  ABDのみ  3  ACDのみ  4  BCDのみ  5  ABCDすべて問16　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。 A 光電効果は、光子と自由電子の間で起こる。コンプトン散乱光子のエネルギーが最大となるのは光子散乱角が180°のときである。 B電子対生成は光子のエネルギーが1.02 MeVより小さいときは起こらない。 C D レイリー散乱後の散乱光子は入射光子と同じエネルギーをもつ。 1  AとB 2  AとC 4  BとD 3  BとC 55 CとD次のうち、物質中でのッ線による吸収線量測定に最も関係の深いものはどれか。間17 Bragg曲線1 2 Bragg反射3 BraggピークBragg - Grayの原理44 Bragg — Williamsの近似5問18次の記述のうち、正しいものの組合せはどれか。 A　衝突カーマは、二次電子が制動放射で失うエネルギーを含む。カーマは、エネルギーフルエンスと質量エネルギー転移保数の積である。 B C質量エネルギー吸収係数は、質量エネルギー転移保数よりも大きい。 D 荷竜粒子平衡が成立する場合は、吸収線量は衝突カーマと等しくなる。 1  AとB 2  AとC 3  AとD 4　 BとC 5  BとD問19　次のうち、特性X線またはオージェ電子が発生しないものの組合せはどれか。 A 光電効果B 内部転換C レイリー教乱D電子対生成E コンプトン散乱1  AとB 2  AとE 3  BとD
5  CとE - 5 -間20　幅の広い光子ビームが厚さd[cm]の無限平板に垂直方向から入射するとき、光子が平板を透過する割合に最も近い値は次のうちどれか。ただし、この平板の線試弱係数をd¯ʾ[cm¯¹] 、ピルドアップ係数を1.2、自然対数の底を2.7とする。 1 0.44 2 0 .53 4　 0.77 3  0.64 5 0.92 .問21　次の記述のうち、正しいものの組合せはどれか。 A　陽竜子消滅に際して放出される光子のエネルギー分布は若干の幅を持つ線スペクトルである。 B 電子対生成の結果発生する陽電子のエネルギーは単色である。 C　竜子対生成の結果発生する陽電子のエネルギーと陰電子のエネルギーの和は入射光子のエネルギーに比例する。 D 真空中では、陽電子は消滅することはない。 1  AとB       2  AとC      3  AとD      4  BとC      5  BとD問22　60Co γ線に対するコンクリート（密度2.3ｇ•cm²³）の半価層は5cmである。60Co γ線に対する鉛（密度11.3 g・cm~³）の1/10価層[cm]として、最も近い値は次のうちどれか。ただし、散乱y線の影響は考慮しないものとする。また、 ln2=0.693およびln5=1.61とする。 1  1.0 2  2.2 3  3.4 4  4.6 5  5.8問23　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 中性子は、核外で約15分の寿命で漿変する。 B中性子捕獲反応は発熱反応である。 C中性子の減速材としては、原子番号が大きい物質が有効である。 D 弾性散乱における原子核の反跳エネルギーは中性子と原子核の質量の比に比例する。 1  A ' B       2  A ' C  3  B C    4  B C 5  CとD問24　単色の速中性子と¹²C原子核が弾性散乱したとき、反跳¹²Cのエネルギーの最大値は4 MeVであった。散乱前の速中性子のエネルギー[MeV]として、最も近い値は次のうちどれか。 1  11 2  12 3  13 4  14 5  15問25　次の記述のうち、正しいものの組合せはどれか。 Ａ　照射線量は間接電離放射線に対して定義される。 B吸収線量はすべての竜離放射線に対して適用される。 C LETは中性子に対しても定義される。 D カーマは間接電離放射線に限り定義される。 E 質量エネルギー転移保数は間接電離放射線に限り定義される。 1  ABCのみ  2  ABDのみ  3  ACEのみ  4  BDEのみ  5  CDEのみ間26　線エネルギー付与（LET）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　LETは、荷電粒子によって飛跡の近傍に生成した二次電子によるエネルギー損失を含む。 B  LETは、荷竜粒子の水中におけるエネルギー損失に限って用いられる。 C 同じ荷電粒子の場合、運動エネルギーの小さい粒子の方がLETは大きい。 D   線質係数は、放射線の生体組織中におけるLETの関数として与えられる。 1  AとB 2  AとC     3  BとC     4  BとD    5  CとD問27　試料Aと試料Bの放射能をそれぞれ5a、5eとする。これらの放射能を同一条件で測定したところ、バックグラウンドを差し引いた後の試料Aの計数率は480±12cpm、試料Bの計数率は300±10 cpmであった。両試料の放射能比（S¸/Sh）は1.60であるが、その誤差として最も近い値は、次のうちどれか。 1 0.021 2  0.037                  3   0.051 4  0.067 5 0.081間28　次の核反応のうち、熱中性子の検出に適したものの組合せはどれか。 A    3He (n, n) 3He    （弾性散乱） B ²³8U（n, f）  （核分裂反応） C 6 Li (n, α) 3H   （荷電粒子放出反応） D  ³He (n, p)³H  （荷電粒子放出反応） 1  AとB 2  A CシBとC 4  BとD CとD 55問29　ア～エすべての特徴を有するシンチレータは次のうちどれか。  .ア　光子に対するエネルギー分解能が優れている。イ原子番号が高いので、高いエネルギーのｙ線に対しても検出効率が高い。ウ　シンチレータ自体に微量の放射性物質を含むので、低バックグラウンド測定に際して問題となる。エ　発光の減衰時間が短いのでタイミング物性が優れている。 1, CsI (Tl) 2  Bi Ge 3 O 2 3 NaI (Tl) LaBr (Ce) 4 5プラスチックシンチレータ間30　次の測定器のうち、速中性子のエネルギースペクトルの測定に適さないものの組合せはどれか。 A 球形減速材付熱中性子検出器（ボナー球検出器） B 金放射化箔検出器C 中性子線サーベイメータ（レムカウンタ） D 有機液体シンチレーション検出器1  AとB 2  A C     3  A D 4  BとC 5 BとD問31　粒子線加速器に関する次の文章の┃の部分について、解答群の選択肢のうち最も適切な答えを１つだけ選べ。図に示すように、イオン源部①で引き出された¹H†、4He†、4He²*からフィルタ部②で4He²*を選択して加速部③で加速し、ターゲット部④で空気中に取り出すことを考える。イオン源部①では、引出電極と小孔の間に＋20 kVの電圧をかけて¹H 、4He 、4He *、4He *、1He *、1He *、1He *、1H加速後の*He²+の速度をγとすると、 He²の速度はほぼ　ア　となる。また、 H˚の速度はほぼイ　となる。フィルタ部②の平行平板の電極Ｉと電極Ⅱの間に紙面に向かって手前から奥向きに均一な磁場Ｂがかけられている。電気素量をeとして、紙面左側から入射したHe²は、磁場により「ウ」のA　|カを受け、その向きは|　B　|である。ここで、竜極Iに対する竜極IIの竜位差をV(正の値) 、竜極間距離をrとした場合、*He²*は電場により「エ」の「 C 」力を受け、その向きは「 D 」である。イオンが電極の間を直進できる条件は、これらの力が互いに相殺される場合であることから、加速部③に到達できるイオンは原理的には[_オ￣の速度を持つものに限られる。これを利用して適切な電圧Vを選択することにより、 *He *+を選択的に取り出すことができる。加速部③の加速管左側に＋5 MVの加速電圧を加えたとき、 He²*は、静電場により約|カ |MeVまで加速される。そして、この4 He **に対して3.0 MeVのエネルギー損失を引き起こす金属薄膜を介して空気中に引き出す。空気中で、 He²は主に[  C   ]カを介して「 E   を起こしながら運動エネルギーを失い、連続的に減速しながら停止する。イオンが、物質（この場合は空気）中を単位距離進む間に　Ｅ　で失う運動エネルギーの期待値を　Ｆ　と呼ぶ。この様子を表す　Ｇ　曲線は、停止直前でG   lピークと呼ばれる急峻な極大値を持つ。ベーテの式によれば、イオンの   F   は非相対論的運動領域では速度の「キ　乗に比例することから、上述の極大値を持つ形状が定性的に説明できる。例えば標準状態の空気中において、初期エネルギーE [MeV]の4 He 2 +の飛程R [cm]は、R = 0.318 E 2の式で表せる。この式を利用すると金属薄膜を透過したHe²の空気中での飛程は約　ク￣cmとなる。 <ア、イの解答群＞ 1
6 v 1 1
4 v
＜ウ～オの解答群＞
< A ～ Dの解答群＞左向き(←) 1 4下向き（↓） 7コリオリ1 0ファンデルワールス＜カの解答群＞ 1 0.10 5.0 6 7 10 ＜Ｅ～Ｇの解答群＞フルエンス1 4平均自由行程プラッグ7マクスウェル分布1 0光電効果1 3 ＜キの解答群＞ 1 6 1 7
8 /3 v 4 3 / 2 v 9 1 0 3 v
4 8
1 2 er V右向き(→) 3 6奥から手前向き（◎） 9 ]ב—レンツ1 2クーロン1.0 4 5 2.0 8 20 3 0.40 11核8重手前から奥向き（⑧） 5上向き(↑) 2
5
0.20 2 2 5 8 11 1 4電離・励起ー2 3 6 1/v則グロー 9 1 2コンプトン散乱1 5制動放射– 1 5 0 3放射阻止能衝突阻止能全吸収光楼反応4
2 8 4 9 1 W値−4 3 ＜クの解答群＞
5 3.6 . . . - β壊変には、β壊変、β *漿変、及び   A  があり、いずれも弱い相互作用によって起こる。 β "嫌変では電子と反ニュートリノが放出される。擴変エネルギーは、放出粒子の運動エネルギーに分配されるが、その割合は嫉変ごとに異なるので、竜子のエネルギーは連続分布となる。 β *嫉変では陽竜子とニュートリノが放出される。陽竜子のエネルギーも連続分布であるがその形状はβ¯線とは異なる。親核に関する原子の質量をX、生成核に関する原子の質量をYとすると、 β *摄変における擴変エネルギーは、「Ｂ」と表される。ただし、cは光速度、mは電子の質量である。「Ａ」は、原子核の　Ｃ　が軌道電子と結合して　Ｄ　を放出する現象である。これにより軌道に空孔が生じ、そこへ外部軌道の電子が遷移した場合には、特性X線または「 E 「電子が放出される。」 A 「では最も内殻すなわちK殻にある電子が結合されやすい。これが起こると、K軌道及びL軌道における電子の結合エネルギーをEg及びELとすると、特性X線（KX線）のエネルギーは「 F 」、放出される電子のエネルギーは　G　|となる。図に示すように、40Kは　A　により　H　に、あるいはβ −摄変により　I　へと摄変する。これらの嫌変に伴って、天然のカリウム3.91ｇ中に含まれる40Kからは、毎秒　ア　個のy線及び毎秒　イ　個のβ線が放出され、β線の最大エネルギーは　ウ　MeVである。ただし、カリウムの原子量を39.1、40Kの同位体存在度を0.0117％とし、同位体の質量は表に示した。1 y＝3.2×10 7 sとする。
β棲変と同様に電子を放出する過程に　Ｊ　があり、励起状態にある原子核がそのエネルギーを軌道電子に与えて放出する事象をいう。この過程は電磁相互作用として起こり、 y擴変の競合過程である。187Csがβ擴変して137mBaが生成するとき、その確率をp、187mBaの転移における全y線放出光子数に対する「」」による全放出電子数の比をα r、K軌道電子に対して起こる場合の比をακ、 KX線の放出される割合（K殻蛍光収率とよばれる）をøkとするとき、1摄変当たりにKX線の放出される確率は　エ　であり、662 keVのヶ線の放出される割合は　オ　となる。 < Aの解答群> 1内部転換5電子対生成<Ｂの解答群＞ 1　(X-Y)c च (X-Y-m)c² 7 (X — Y) mc < C ～ Eの解答群>
9反跳<Ｆ、Ｇの解答群＞ 2 核異性体転移        3   軌道電子捕獲4　オージェ電子放出2 〈X − Y〉c² 5 （X − Y − 2m) c 8 (X – Y) mc²
3     (X – Y – m) c 6     (X - Y - 2m) c² d陽電子8内部転換
< Jの解答群> 1内部転換5コンプトン効果
3   軌道竜子捕獲4 オージェ電子放出＜エ、才の解答群＞ 1
9
11 CONCRETE ------------- - 12222222 . . . . . . . . . Annon and the state of the state. . ( _ 1. News In a series of of the context of the c the context of the cont ,