壊変、核異性体転移、自発核分裂に関する問題 - 放射線取扱主任者試験に合格しよう！

ブログをご覧の皆さん、こんにちは。
今日は放射線の勉強を始めた人にとっては最初の段階で必ず覚えなくてはならない壊変に関する基本問題を一緒に解いてみましょう。

放射線取扱主任者試験では物理や化学の試験で毎年必ずと言ってよいほど1問は出題される重要かつ頻出かつ基本問題です。物化生、管理測定技術でも出題されることもありますので必ず覚えておきましょう。

問　放射性壊変に関する次の記述のうち、最も不適切なものはどれか。

① α壊変を起こした核種は、壊変後には質量数が4減る。
② β-壊変を起こした核種は、壊変の前後で質量数は変わらない。
③ 電子捕獲を起こした核種は、壊変後には原子番号が1増える。
④ 核異性体転移を起こした核種は、転移の前後で質量数は変わらない。
⑤ 自発核分裂を起こす核種は、分裂する際に中性子を放出する。

α壊変は、α粒子であるヘリウムの原子核を放出する壊変であるため、原子番号は2減少し、質量数は4減少します。よって、①は正しいですね。
β-壊変は、原子核内の中性子が陽子に壊変するもので、このとき電子(β-)と反ニュートリノを放出します。原子番号は1増加し、質量数は変化しません。よって、②も正しいですね。
軌道電子捕獲(EC)壊変は、原子核の陽子が軌道電子と結合して中性子となり、ニュートリノを放出する現象です。β+壊変との競合過程となりますのでβ+壊変同様、原子番号は1つ減少し、質量数は変化しません。原子番号は1つ減少するので③は誤りですね。
原子核の励起状態（不安定な状態）が比較的安定ですぐには基底状態に転移しない場合があります。この状態からエネルギーの低い安定な基底状態に移る過程を核異性体転移(IT)といいます。核異性体転移では、転移の前後で原子番号も質量数も変わりません。よって、④は正しいですね。
自発核分裂は、比較的重い原子核が自発的に分裂する現象のことで分裂に伴い中性子が放出されます。放射線取扱主任者試験では²⁵²Cfが最もよく出題されています。よって、⑤も正しいですね。

よって、選択肢の中で最も不適切なものは③になります。

自発核分裂に関する最近の過去問題

2017年度物化生問1Ⅱからの抜粋

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）2.3×10¹²s^-1となる。ただし、1年=3.16×10⁷sとする。