第77回 午後 63

中性子と物質との相互作用で正しいのはどれか。

出典：厚生労働省公開PDF（令和7年版）

✅ 正解を表示

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。

解説

✔　中性子とは？：電荷ゼロの「すり抜け粒子」 🎱

✔　中性子の相手は「原子核」だけ

中性子が相互作用する唯一の相手は、原子の中心にある「原子核」です。中性子の相互作用は、「中性子というビリヤードの玉が、原子核という別の玉に、いかに衝突するか」というゲームだとイメージすると、すべての選択肢が理解できます。

✔　各選択肢について

1．熱中性子では相互作用は生じない。

❌ 誤り
熱中性子とは「遅い中性子」のことです。ビリヤードの玉がゆっくり転がると、相手の玉の近くにいる時間が長くなり、引力（核力）によって捕獲されやすくなります。逆に、速い中性子は一瞬で通り過ぎるため、捕獲されにくいです。

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。

❌ 誤り
中性子を効率よく「減速」させる（＝エネルギーを奪う）には、自分と似た重さの玉にぶつけるのが一番です。軽い玉（中性子）が軽い玉（水素の原子核など）にぶつかれば、エネルギーが大きく移動し、中性子は強く減速します。軽い玉（中性子）が重い玉（鉛など高Z原子核）にぶつかっても、ほとんどエネルギーは移動せず、自分だけが跳ね返されます。 よって、減速材には水素を多く含む水やパラフィンが使われます。

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
物質の中を進む中性子は、原子核との衝突（散乱や吸収）によって、だんだん数が減っていきます。この数の減少の仕方は、X線やγ線が物質を透過する際と同じ指数関数的な減衰に従います。

出題者の“声”

この問題の狙いは、「中性子は、電荷を持たない特殊な粒子であり、その相手は原子核である」という、放射線の中でも異端児としての性質を、正確に理解しておるかを問うことにある。

多くの学生が、X線や電子の知識（電荷があり、電子と相互作用する）と混同して、2番や3番を選んでしまう。

この大原則の対比こそが、放射線物理の骨格じゃ。そして、5番の指数関数的減少は、X線、γ線、中性子と、全ての放射線に共通する減弱の基本形。これも絶対に押さえておくべきじゃ。

臨床の“目”で読む

ーなぜ放射線技師が中性子を学ぶのか？ー

この知識は、最先端の放射線治療や、放射線防護の実務に直結しています。

BNCT（ホウ素中性子捕捉療法）の原理
- この治療法は、まさに「遅い中性子（熱中性子）は、捕獲されやすい」（選択肢1, 4の応用）という性質を利用しています。
  - １．がんに集まるホウ素（¹⁰B）薬剤を投与。
  - ２．体外から熱中性子を照射。
  - ３．ホウ素が熱中性子を捕獲し、その場でα線などの強力な粒子線を放出して、がん細胞だけを内部から破壊します。
放射線防護（遮蔽）への応用
- 高エネルギーのX線を使うリニアック室では、副作用として中性子が発生します。中性子は鉛（高Z）では減速しない（選択肢3の応用）ため、遮蔽扉や壁に、水素を多く含むコンクリートやポリエチレン（パラフィン）を使い、まず「減速」させてから、吸収する必要があります。

今日のまとめ

第77回午後 63