ประโยชน์และโทษของกัมมันตรังสีและพลังงานนิวเคลียร์

ประโยชน์และโทษของกัมมันตรังสีและพลังงานนิวเคลียร์
การใช้กัมมันตรังสี
สารกัมมันตรังสี (Radioactivity)  คือ รังสีที่แผ่ออกมาได้จากธาตุบางชนิด ส่วนหนึ่งอยู่ในธรรมชาติ และส่วนหนึ่งเกิดจากฝีมือมนุษย์ สารกัมมันตรังสีที่สลายตัวนี้ จะปะปนในสิ่งแวดล้อมทั่วไป บางกรณีมาจากรังสีในอวกาศ เช่น จากดาว (Star) รวมถึงดวงอาทิตย์ (Sun) ดังนั้นห้วงอวกาศ จึงมีรังสีแผ่กระจายไปทั่วจักรวาลมากมาย เช่น รังสีคอสมิก (Cosmic ray) โดยวิ่งเข้าสู่โลกตลอดเวลา ในลักษณะ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าหรือกระแสอนุภาคที่มีความเร็วสูง

ทั้งนี้คำว่า กัมมันตภาพรังสี (Radioactivity) คือจำนวนของไอโซโทปรังสีซึ่งอยู่ในสถานะไม่คงตัว และมีการสลายตัวให้รังสีออกมาในช่วง เวลาหนึ่งวินาที

ส่วนคำว่า รังสี (Radiation) คือ อนุภาคซึ่งมีพลังงาน โดยมีที่มาจากการสลายตัวของไอโซโทปรังสี จากรังสีคอสมิค และจากเครื่องเร่งอนุภาค พลังงานของรังสีขึ้นอยู่กับแหล่งกำเนิด เช่น รังสีเบตา จากสตรอนเชียม-90 มีพลังงานสูงสุดเท่ากับ 546 keV รังสีแกมมาจาก โคบอลต์-60 มีพลังงาน 1.17 และ 1.33 MeVเป็นต้น

ตารางแสดงการสัมผัสรังสี ของมนุษย์ในชีวิตประจำวัน ตามหลักเกณฑ์ของ Stephen A. mcGuire – Carol A. Peabody USA 1982 ——————————————————————————- โดยทั่วไปมนุษย์ อาจมีโอกาสรับรังสีจากสิ่งแวดล้อมในธรรมชาติ และจากสิ่งประดิษฐ์ต่างๆ ได้ดังนี้

แหล่งที่มาของรังสี อัตราการสัมผัส (มิลลิเร็ม/ปี) รังสีจากอวกาศ (Cosmic ray) 28 จากวัสดุก่อสร้าง เช่น สี โลหะ 4 จากร่างกายมนุษย์ 25 จากพื้นดิน สินแร่ 25 จากการรักษาทางการแพทย์ 90 จากฝุ่นการทดลอง ระเบิดนิวเคลียร์ 5 จากโรงไฟฟ้าพลังนิวเคลียร์ 0.3 จากเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้าน เช่น T.V. 1 178.3

 สารกัมมันตรังสีเหล่านี้ที่มีอยู่ในธรรมชาติ เมื่อมีปริมาณที่เหมาะสมทำให้เกิดประโยชน์ คือ สิ่งมีชีวิต\เจริญเติบโต มีอายุยืนยาวขึ้น และมีวิวัฒนาการกลายพันธุ์ (Mutation) ที่ดีในเชิงบวก

แหล่งที่ก่อให้เกิดรังสีมากที่สุดจากธรรมชาติ เช่น จากสารกัมมันตรังสีที่มีในพื้นดินที่มีสินแร่ (Mineral) ซึ่งอากาศที่มนุษย์หายใจ อาหารที่มนุษย์บริโภคและน้ำมีการเจือปนด้วย สารกัมมันตรังสีตามธรรมชาติ แต่ทั้งหมดมีค่าเจือจางมักจะไม่มีอันตรายต่อมนุษย์

แหล่งกำเนิดรังสีที่มาจาก การกระทำของมนุษย์มีหลายรูปแบบ เช่น จากการเดินเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณู โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ การระเบิดของระเบิดนิวเคลียร์ รวมทั้งการผลิตสารกัมมันตรังสีจาก ปฏิกิริยานิวเคลียร์ต่างๆ โดยกัมมันตภาพรังสี (Radioactivity) เป็นคุณสมบัติของธาตุและไอโซโทปบางส่วนที่สามารถเปลี่ยนแปลงตัวเองเป็นธาตุหรือไอโซโทปอื่น ซึ่งการเปลี่ยนแปลงนี้จะมีการปลดปล่อย หรือส่งรังสีออกมา ด้วยรังสีที่แผ่ออกมาในขบวนการสลายตัวของธาตุหรือไอโซโทป ประกอบด้วย รังสีแอลฟา, รังสีเบต้าและรังสีแกมมา  รังสีแอลฟา (Alpha Ray ) ความเร็วต่ำ อำนาจทะลุทะลวงน้อย มีพลังงานสูงประกอบด้วยอนุภาคแอลฟาซึ่งเป็นอนุภาคที่มีมวล 4 amu มีประจุ +2 อนุภาคชนิดนี้ จะถูกกั้นไว้ด้วยแผ่นกระดาษ หรือเพียงแค่ผิวหนังชั้นนอกของมนุษย์ได้ รังสีเบต้า (Beta Ray) มีความเร็วสูงมากใกล้เคียงกับความเร็วแสง ประกอบด้วยอนุภาคอิเลคตรอนหรือโพสิตรอน มีคุณสมบัติทะลุทะลวงตัวกลางได้ดีกว่ารังสีแอลฟา โดยสามารถทะลุผ่านน้ำที่ลึกประมาณ 1 นิ้ว รังสีเบต้าจะต้องถูกกั้นได้โดยใช้แผ่นอะลูมิเนียม ชนิดบาง รังสีแกมมา (Gamma Ray) ที่เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าพลังงานสูง มีคุณสมบัติเช่นเดียวกันกับรังสีเอกซ์ สามารถทะลุผ่านร่างกายและทำอันตรายเนื้อเยื่อได้ การกำบังรังสีแกมมา ต้องใช้วัสดุที่มีความหนาแน่นสูงเช่น ตะกั่วหรือยูเรเนียม เป็นต้น

การศึกษานิวเคลียสและกัมมันตรังสี นำไปสู่การนำความรู้ที่ได้มาใช้ประโยชน์ ซึ่งอาจกล่าวได้ว่ามีอยู่ 2 ทาง คือการนำกัมมันตภาพรังสีมาใช้ และการใช้พลังงานนิวเคลียร์ ซึ่งมีรายละเอียดดังต่อไปนี้ 

ก. การใช้กัมมันตภาพรังสีในการเกษตรกรรม

          นักวิทยาศาสตร์อาศัยความรู้ที่ว่า ธาตุกัมมันตรังสีสลายอยู่ตลอดเวลาโดยไม่ขึ้นกับอิทธิพลภายนอกหรือสิ่งแวดล้อมจึงอาศัยการตรวจติดตามธาตุกัมมันตรังสีมาทำประโยชน์ในการพัฒนาการเกษตรได้เป็นอย่างดี ตัวอย่างเช่น การวิจัยอัตราการดูดซึมปุ๋ยของต้นไม้ ถ้าใส่ปุ๋ยที่มีธาตุกัมมันตรังสี เช่น ฟอสฟอรัส - 32 ปะปนอยู่ ลงในดินบริเวณใกล้ต้นไม้ รากต้นไม้จะดูดซึมธาตุกัมมันตรังสีไปแล้วส่งต่อไปยังลำต้นและไปอยู่ที่ใบเพื่อรอการปรุงอาหาร การตรวจวัดปริมาณการแผ่รังสีของปุ๋ยที่ใบ ดังรูป 20.19 จะทำให้ทราบปริมาณปุ๋ยที่อยู่ที่ใบได้ จึงสามารถหาอัตราการดูดซึมของต้นไม้ได้

ก.ขณะที่ใส่ปุ๋ยที่มีธาตุกัมมันตรังสีปนอยู่ลงไปในดิน

                                                                  

ข. เมื่อเวลาผ่านไปประมาณ 5 นาที ยังไม่สามารถตรวจสอบปริมาณรังสีได้      ค. เมื่อเวลาผ่านไป 20 นาทีจะสามารถตรวจสอบปริมาณรังสีได้

รูป 20.19 แสดงการตรวจวัดปริมาณการแผ่รังสีของปุ๋ยที่ใบ

          การใช้ประโยชน์ของกัมมันตภาพรังสีในด้านสัตว์เลี้ยง ได้แก่ การศึกษาการผลิตไข่และน้ำนมของสัตว์ เช่น เป็ด ไก่ และโคนม เป็นต้น เป็นที่ทราบกันดีว่าการผลิตน้ำนมของโคนั้นมีความสัมพันธ์กับต่อมไทรอยด์ ซึ่งเป็นต่อมที่มีความเกี่ยวข้องโดยตรงกับไอโอดีน โดยการใช้ไอโอดีน -131 ซึ่งเป็นธาตุกัมมันตรังสีผสมในอาหารสัตว์ และติดตามวัดปริมาณการดูดซึมไอโอดีน -131 ไปยังส่วนต่างๆของร่างกายสัตว์จะทำให้ทราบว่า การทำงานของต่อมไทรอยด์เพิ่มขึ้นขณะที่โคเริ่มมีน้ำนมและจะพบต่อไปอีกว่า เวลาอากาศร้อนอัตราการทำงานของต่อมนี้จะลดลง เป็นผลทำให้อัตราการผลิตน้ำนมลดลงด้วย ความรู้ที่ได้นี้อาจนำมาใช้ประโยชน์ในการเลือกโคนม ซึ่งอาจเลือกตั้งแต่โคยังเป็นลูกโคอยู่ก็ได้

          นักวิทยาศาสตร์พบว่า รังสีจากธาตุกัมมันตรังสีสามารถทำให้สิ่งมีชีวิตกลายพันธุ์ได้ เช่น รังสีจากธาตุกัมมันตรังสีจะทำให้โครโมโซมในเมล็ดพันธุ์พืชเปลี่ยนไปดังนั้นเมื่อนำเมล็ดพืชไปเพาะก็จะได้พืชพันธุ์ใหม่ พบว่าโอกาสที่จะได้พืชพันธุ์ใหม่ที่ดีโดยวิธีนี้มีน้อย อย่างไรก็ตามในปัจจุบันนี้ก็มีพันธุ์ดีหลายสิบชนิดทั้งพันธุ์ไม้ดอกและไม้ผลที่เกิดจากวิธีการนี้

          นอกจากสามารถกลายพันธุ์พืชแล้ว รังสีจากธาตุกัมมันตรังสียังช่วยกำจัดแมลงได้ด้วย ซึ่งอาจทำได้โดยรังสีอาบตัวแมลงโดยตรงเพื่อทำให้เกิดการแตกตัวของอะตอมในเซลล์ของแมลงเป็นไอออน ซึ่งจะทำให้แมลงตายในที่สุดและอีกวิธีหนึ่งนั้นคือนำเอาเฉพาะแมลงตัวผู้มาอาบรังสีเพื่อให้เป็นหมันจะได้ไม่สามารถแพร่พันธุ์ได้อีกต่อไป

          ประโยชน์อีกอย่างหนึ่งของการใช้รังสีจากธาตุกัมมันตรังสีคือ การถนอมอาหาร เพราะรังสีนี้สามารถฆ่าแบคทีเรีย เชื้อรา และยีสต์ที่มีอยู่ทั่วไปในอาหารได้ทำให้อาหารไม่เน่าหรือเน่าช้ากว่าปกติ นอกจากนี้รังสียังช่วยป้องกันการงอกของพืชผักบางชนิด เช่น มันฝรั่ง หัวหอม ได้ด้วยปริมาณรังสีที่ใช้ในการถนอมอาหารแต่ละชนิดจะแตกต่างกันดังนั้น ในการนำอาหารที่อาบรังสีมาบริโภค จะต้องแน่ใจก่อนว่าไม่มีอันตรายใดๆ

ข. การใช้กัมมันตภาพรังสีในการแพทย์ 

          รังสีจากธาตุกัมมันตรังสีสามารถตรวจและรักษาโรคได้หลายชนิด ตัวอย่างเช่น การใช้รังสีแกมมาจากโคบอลต์ -60 การรักษาโรคมะเร็ง โดยการฉายรังสีแกมมาเข้าไปทำลายเซลล์มะเร็ง การใช้รังสีจากโซเดียม -24 ซึ่งอยู่ในรูปของเกลือโซเดียมคลอไรด์ในการศึกษาลักษณะการหมุนเวียนของโลหิตโดยการฉีดสารดังกล่าวเข้าไปในเส้นเลือด และการติดตามการแผ่รังสีจากสารจะทำให้ทราบว่า มีการอุดตันหรือการหมุนเวียนของเลือดไม่สะดวกในบางส่วนของระบบการไหลเวียนหรือไม่ นอกจากนี้ยังมีการใช้รังสีไอโอดีน -131 ในการตรวจดูการทำงานของต่อมไทรอยด์ เทคนิเชียม-99m ใช้ตรวจการทำงานของอวัยวะในระบบต่าง ๆ เช่น ต่อมไทรอยด์ กระดูก สมอง ปอดม้าม ตับ ไขกระดูก และหัวใจ เป็นต้น แกลเลียม-57 ใช้ตรวจการแพร่กระจายของโรคมะเร็ง เช่น มะเร็งของต่อมน้ำเหลือ ตรวจการอักเสบต่างๆที่เป็นหนองอยู่ในช่องท้องที่ไม่สามารถแยกได้ด้วยการเอกซ์เรย์ธรรมดา แทลเลียม-201 ใช้ติดฉลากเม็ดเลือดขาว เพื่อตรวจหาแหล่งอักเสบของร่างกาย ตรวจการอุดตันของน้ำไขสันหลัง ตรวจการแพร่กระจายของมะเร็งไปตามอวัยวะต่าง ๆ 

          ด้านการบำบัดโรค การรักษาโรคบางชนิดนอกจากจะใช้ยาและการผ่าตัดแล้วจำเป็นต้องใช้สารกัมมันตรังสีเข้าช่วย ตัวอย่างเช่น ไอโอดีน-123 ใช้รักษามะเร็งของต่อมไทรอยด์ ทอง-198 ใช้รักษามะเร็งของผิวหนัง ลวดแทนทาลัม-182 ใช้รักษามะเร็งปากมดลูก อิเทรียม-90 ทอง-198 ใช้รักษามะเร็งที่แพร่กระจาย ไปยัง อวัยวะอื่นๆ ฟอสฟอรัส-32 ชนิดสารละลาย ใช้รักษาภาวะที่มีเม็ดเลือดแดง มากเกินไปและมะเร็งเม็ดเลือดขาวชนิดเรื้อรัง เป็นต้น

นอกจากนี้ยังมีการรักษาโรคมะเร็งด้วยเทคนิคที่เรียกว่า BNC โดยการทำให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ระหว่างนิวตรอนเช้ากับสารประกอบโบรอนที่ถูกฉีดเข้าไปสะสมอยู่ในบริเวณที่เป็นมะเร็ง ทำให้ได้อนุภาคแอลฟาและลิเธียม-7 ซึ่งอนุภาคทั้งสองนี้มีอำนาจทำให้เกิดการแตกตัวได้สูงในเซลล์มะเร็ง ทำให้เซลล์มะเร็งถูกทำลายลงได้ วิธีการนี้ยังสามารถนำไปใช้ในการรักษาเนื้องอกในสมองและมะเร็งผิวหนังได้อีกด้วย จะเห็นว่าการนำสารกัมมันตรังสี มาใช้ประโยชน์ทางการแพทย์ควบคู่ไปกับ การตรวจวินิจฉัย และการรักษาแบบอื่น จะก่อประโยชน์ ต่อคนไข้อย่างยิ่ง และนับวันศาสตร์ ด้านนี้จะก้าวหน้าขึ้นเรื่อง ๆ จนเป็นที่ยอมรับกันทั่วไป

ค. การใช้กัมมันตภาพรังสีในด้านอุตสาหกรรม 

          ตัวอย่างของการใช้รังสีจากธาตุกัมมันตรังสีในอุตสาหกรรมที่สำคัญพอสรุปได้ดังนี้

          ในการควบคุมความหนาแน่นของแผ่นโลหะให้สม่ำเสมอตลอดแผ่น  กระทำได้โดยการหยุดเครื่องรีดแผ่นเป็นคราวๆไป แต่การทำเช่นนี้ทำให้อัตราการผลิตต่ำ การใช้รังสีจากธาตุกัมมันตรังสีจะช่วยให้สามารถตรวจสอบได้โดยไม่ต้องหยุดเครื่องรีดแผ่นโลหะ วิธีการที่ใช้กันนั้นแสดงคร่าวๆดังรูป 20.20

รูป 20.20 แสดงการควบคุมความหนาของแผ่นโลหะ โดยอาศัยรังสีจากธาตุกัมมันตรังสี

โดยมีหลักการย่อดังนี้ ใช้ธาตุกัมมันตรังสีที่ให้รังสีบีตาเป็นแหล่งกำเนิดรังสี โดยปล่อยให้รังสีตกตั้งฉากกับแผ่นโลหะซึ่งกำลังเคลื่อนออกมาจากเครื่องวัด ตั้งเครื่องวัดรังสีไว้ที่ด้านตรงข้ามกับแหล่งกำเนิดรังสีโดยมีแผ่นโลหะอยู่ตรงกลาง ถ้าแผ่นโลหะมีความหนาผิดไปจากที่กำหนดไว้จะทำให้ปริมาณรังสีที่วัดได้มีค่าผิดไปด้วยแล้ว เครื่องวัดรังสีจะส่งสัญญาณไฟฟ้ากลับไปยังเครื่องรีดเพื่อปรับรีดให้เร็วในมาตรฐานที่ตั้งไว้

          การตรวจสอบความเรียบร้อยในการเชื่อมโลหะ เช่น การเชื่อมท่อ  การต่อท่อที่ใช้สำหรับความดันสูง การเชื่อมตัวเรือดำน้ำ การตรวจสอบประเภทนี้สามารถทำได้ โดยใช้รังสีแกมมาซึ่งสามารถทะลุผ่านแผ่นโลหะได้ โดยนำกัมมันตรังสีที่ให้รังสีแกมมาวางไว้ด้านหนึ่งของสิ่งที่ต้องการตรวจสอบ แล้วใช้จอหรือแผ่นฟิล์มรับรังสีด้านตรงข้ามกับของสิ่งนั้น เมื่อนำฟิล์มไปล้างสามารถเห็นภาพภายในวัตถุได้ว่ามีรอยร้าวหรือโพรงหรือไม่ การตรวจสอบดังกล่าวจะช่วยประหยัดเวลาและแรงงานกว่าวิธีอื่นๆ เป็นอันมาก  อุตสาหกรรมด้านพลังงาน เช่น การผลิตเรือสินค้า เรือตัดน้ำแข็ง การสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ อุตสาหกรรมการฉายรังสี เช่น การฉายรังสีอาหาร และผลิตผลการเกษตร การทำให้ผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์ปลอดเชื้อโรค การผลิตสารพวกพอลิเมอร์ต่างๆ การตรวจวัดและควบคุมในโรงงานอุตสาหกรรม โดยการใช้เทคนิคนิวเคลียร์ ด้วยการใช้วัสดุกัมมันตรังสี และเทคนิคทางรังสี ซึ่งเรียกว่า “เทคนิคนิวเคลียร์” มาใช้ประโยชน์ในระบบวัดและควบคุมของโรงงานอุตสาหกรรม

ง. การใช้กัมมันตภาพรังสีหาอายุของวัตถุโบราณ 

                การหาอายุของวัตถุโบราณมีความสำคัญมากในการศึกษาโบราณคดีและธรณีวิทยาการหาอายุโบราณวัตถุนี้อาศัยหลักการที่ว่าองค์ประกอบสำคัญของสิ่งมีชิวิตทั้งหลายคือ ธาตุคาร์บอน ธาตุชนิดนี้ส่วนใหญ่จะอยู่ในรูปของคาร์บอน -12 ซึ่งเป็นธาตุเสถียร และมีคาร์บอน -14 ซึ่งเป็นธาตุกัมมันตรังสีที่มีปริมาณน้อย เมื่อคาร์บอนรวมตัวกับออกซิเจนเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งพืชจะนำไปใช้ในการปรุงอาหารจากนั้นสัตว์ที่อาศัยพืชเป็นอาหารก็ได้รับคาร์บอนจากพืชอีกต่อหนึ่ง คาร์บอน -14 ในสิ่งมีชีวิตจะสลายด้วยครึ่งชีวิต  ปี  ซึ่งนับได้ว่าค่อนข้างนาน ดังนั้นในขณะที่มีชีวิตอยู่อัตราส่วนของคาร์บอน -14 : คาร์บอน -12 ในร่างกายของสัตว์ และในตัวพืชจะมีค่าคงตัวทั้งนี้ขึ้นกับชนิดของสัตว์หรือพืชนั้นๆ แต่เมื่อสิ้นชีวิตลงโอกาสที่จะได้รับคาร์บอนตามปกติก็จะหยุดลงด้วย ดังนั้นอัตราส่วนของคาร์บอนทั้งสองดังกล่าวก็จะลดลงเรื่อยๆ และเราสามารถคำนวณหาอายุของสัตว์หรือพืชได้ จากอัตราส่วนดังกล่าว เช่น ในการตรวจวิเคราะห์โครงกระดูกสัตว์ชนิดเดียวกันที่เพิ่งเสียชีวิตใหม่ๆ แสดงว่าเจ้าของโครงกระดูกนั้นได้ตายมาแล้วประมาณ 5670 ปี ในประเทศไทยก็ได้มีกรค้นพบวัตถุโบราณ เช่น เครื่องปั้นดินเผาลายเขียนสีบ้านเชียง ซึ่งเมื่อทำการตรวจสอบหาอายุโดยใช้รังสีแล้วทำให้ทราบว่า เป็นวัตถุที่มีอายุประมาณ 6060 ปี ซึ่งแสดงให้เห็นว่า บ้านเชียงเคยเป็นแหล่งที่มีอารยธรรมเก่าแก่มากแหล่งหนึ่งของโลก การค้นพบที่บ้านเชียงที่มีความสำคัญทางโบราณคดี อีกเรื่องหนึ่งได้แก่ การค้นพบหัวหอกอายุประมาณ 5600 ปีที่ทำด้วยสำริด การค้นพบนี้แสดงให้เห็นว่ามนุษย์ที่มาตั้งถิ่นฐานที่บ้านเชียง รู้จักนำโลหะผสมมาทำเครื่องมือเครื่องใช้แล้ว ที่นี้เป็นแหล่งกำเนิดของอารยธรรมในยุคสำริด

รูป 22.21 แสดงเครื่องปั้นดินเผาลายเขียนสีบ้านเชียง จังหวัดอุดรธานี

ผลของรังสีต่อสิ่งมีชีวิต  รังสีที่แผ่ออกจากธาตุกัมมันตรังสีเมื่อผ่านเข้าไปในสิ่งมีชีวิตทั้งหลาย จะทำให้เกิดการแตกตัวเป็นไอออนของอะตอมตามแนวทางที่รังสีผ่านไป ทำให้เกิดผลเสียต่อสิ่งมีชีวิต 2 แบบ คือ

1.ผลของรังสีที่มีต่อร่างกาย คือ เกิดเป็นผื่นแดงขึ้นตามผิวหนัง ผมร่วง เซลล์ตาย เป็นแผลเปื่อย เกิดเนื้อเส้นใยจำนวนมากที่ปอด (fibrosis of the lung) เกิดโรคเม็ดโลหิตขาวมาก (leukemia) เกิดต้อกระจก (cataracts) ขึ้นในนัยน์ตา เป็นต้น ซึ่งร่างกายจะเป็นมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับปริมาณของรังสีที่ได้รับส่วนของร่างกายที่ได้ และอายุของผู้ได้รับรังสี ดังนั้นผู้ได้รับรังสีมีอายุน้อยแล้วอันตรายเนื่องจากรังสีจะมีมากกว่าผู้ที่มีอายุมาก ในทารกแรกเกิดแล้วอาจได้รับอันตรายถึงพิการหรือเสียชีวิตได้

2.ผลของรังสีที่เกี่ยวกับการสืบพันธุ์ คือ ทำให้โครโมโซม (chromosome) เกิดการเปลี่ยนแปลง มีผลทำให้ลูกหลานเกิดเปลี่ยนลักษณะได้

ผลกระทบจากรังสีต่อร่างกาย  International Commission on Radiological Protection (ICRP)ขององค์การสากลในการป้องกันอันตรายจากรังสี

ปริมาณรังสี(มิลลิซีเวิร์ต) เกณฑ์ /แสดงอาการ 2.2 ระดับรังสีปกติในธรรมชาติ ที่มนุษย์แต่ละคนได้รับใน 1 ปี 5 เกณฑ์สูงสุดที่อนุญาตให้สาธารณชน ได้รับใน 1 ปี 50 เกณฑ์สูงสุดที่อนุญาตให้ผู้ปฏิบัติงาน ทางรังสีได้รับใน 1 ปี 250 ไม่ปรากฏอาการผิดปกติใดๆ ทั้งระยะสั้นและระยะยาว 500 เม็ดเลือดขาวลดลงเล็กน้อย 1000 มีอาการคลื่นเหียน และอ่อนเพลีย เม็ดเลือดขาวลดลง 3000 อ่อนเพลีย อาเจียน ท้องเสีย เม็ดเลือดขาวลดลง ผมร่วง เบื่ออาหาร ตัวซีด คอแห้ง มีไข้ อายุสั้น อาจเสียชีวิตภายใน 3-6 สัปดาห์ 6000 อ่อนเพลีย อาเจียน ท้องร่วงภายใน 1-2 ชั่วโมง เม็ดเลือดลดลงอย่างรวดเร็ว ผมร่วง มีไข้อักเสบบริเวณปาก และลำคออย่างรุนแรง มีเลือดออก มีโอกาสเสียชีวิตถึง 50% ภายใน 2-6 สัปดาห์ 10000 มีอาการเหมือนข้างต้น ผิวหนังพองบวม ผมร่วง เสียชีวิตภายใน 2-3 สัปดาห์

อันตรายจากกัมมันตภาพรังสี (Radioactivity) หรือรังสี (Radiation)
ผลของรังสีต่อโมเลกุลของสิ่งมีชีวิต
ร่างกายของสิ่งมีชีวิตโดยเฉพาะ มนุษย์และสัตว์ประกอบด้วยส่วนสำคัญ คือน้ำ ประมาณ 75% สารอินทรีย์และสารอนินทรีย์ประมาณ 25% ของน้ำหนักร่างกาย เมื่อร่างกายได้รับรังสีประเภทก่อให้ เกิดไอออน เช่น รังสีแกมมา หรือเอกซเรย์จะไปทำให้โมเลกุล เช่น ของน้ำเปลี่ยนแปลง

อนุมูลต่างๆที่เกิดขึ้น มักมีคุณสมบัติไวต่อการทำปฏิกิริยาเคมี กับสารประกอบอื่นๆจึงสามารถ ก่อให้เกิดความเสียหายต่อเซลล์ของร่างกายได้ สำหรับโมเลกุลของสารประกอบประเภทสารอินทรีย์ และสารอนินทรีย์ ก็จะเกิดการแยกตัวเป็นอนุมูลอิสระ และสามารถสร้างความเสียหายต่อเซลล์ร่างกาย ได้เช่นกัน

ผลของรังสีต่อเนื้อเยื่อและอวัยวะ
เมื่อโมเลกุลและเซลล์ได้รับความเสียหาย ก็จะส่งผลให้เกิดการบาดเจ็บของเนื้อเยื่อและอวัยวะ ก่อให้เกิดอาการต่างๆ อาการจากการได้รับรังสีไม่มีลักษณะเฉพาะตัว จะไม่สามารถบอกได้ว่าผู้ป่วยได้ รับรังสีหากดูจากอาการเพียงอย่างเดียว ต้องอาศัยการซักประวัติร่วมด้วยรังสีมีผลต่อเนื้อเยื่อและ อวัยวะต่างๆ
อาการจากการได้รับรังสีทั่วร่างกาย
ในผู้ใหญ่ ข้อมูลที่ได้จากการใช้ระเบิดปรมาณูในสงครามโลกครั้งที่ 2 อุบัติเหตุทางนิวเคลียร์ การทดสอบกับสัตว์ทดลอง และการใช้รังสีทางการแพทย์ โดยอาการจะปรากฏเมื่อการได้รับรังสีอยู่ภายใต้ เงื่อนไข 3 ประการดังนี้
1.ได้รับรังสีภายในระยะเวลาสั้นๆ (นาที)
2. ทั่วร่างได้รับรังสี
3. ต้นกำเนิดรังสีอยู่ภายนอกร่างกาย และรังสีเป็นชนิดที่มีอำนาจทะลุทะลวงสูง

ขีดจำกัดขนาดของรังสีขั้นพื้นฐานสำหรับบุคคล *กรณีได้รับสัมผัสรังสีตลอดทั้งร่างกาย*

ปริมาณรังสี(มิลลิซีเวิร์ต) อาการที่ปรากฏ 0-25 ไม่ปรากฏแน่ชัด 25-50 มีการเปลี่ยนแปลงของเม็ดโลหิต 50-100 เม็ดโลหิตมีการเปลี่ยนแปลง อ่อนเพลีย อาเจียน ไม่มีความพิการปรากฏ 100-200 มีการเจ็บป่วยเกิดขึ้น มีความพิการ 200-400 มีการเจ็บป่วยทางรังสี มีความพิการ หรืออาจเสียชีวิตได้ 400 โอกาสรอดชีวิต 50 เปอร์เซนต์ มากกว่า 400 โอกาสเสียชีวิตสูง

การป้องกันอันตรายจากรังสี

การป้องกันอันตรายจากรังสีจะประสบความสำเร็จตามเป้าหมายได้ ขึ้นอยู่กับการบริหารองค์กรความปลอดภัย (Safety organization) ให้ มีประสิทธิภาพสูง และประกอบกับผู้ปฏิบัติงานทางรังสีในหน่วยงานนั้น ตลอดจนผู้บังคับบัญชาที่รับผิดชอบ จะต้องร่วมมือกัน ให้การสนับสนุน และให้ความสนใจอย่างต่อเนื่อง ตลอดจนติดตามการจัดการในทุกระดับชั้นอย่างระมัดระวัง โดยอาศัยมาตรการต่างๆ ดังต่อไปนี้

1.       การประเมินอันตราย (Hazard evaluation)

การประเมินอันตรายเป็นขั้นตอนสำคัญ ในการกำหนดโครงการความปลอดภัยทางรังสี เราจะต้องทราบความเป็นมาและขอบเขตของอันตรายที่จะเกิดขึ้นต่อสุขภาพ ในการปฏิบัติการใดๆ เกี่ยวกับต้นกำเนิดรังสี บนรากฐานเกี่ยวกับการประเมินอันตรายจากรังสีนี้ สถานที่ปฏิบัติการทางรังสี จะต้องมีการวางแผนการป้องกันอันตรายจากรังสีเป็นอย่างดี ตลอดจนวางระเบียบปฏิบัติในการทำงานเกี่ยวกับสารรังสี เพื่อให้แน่ใจได้ว่าระดับของปริมาณรังสี (Radiation dose) และความเข้มข้นของสารรังสีที่ปนเปื้อนอยู่ในอากาศและในน้ำอยู่ในระดับต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และไม่ว่าในกรณีใดๆ จะไม่เกินค่าสูงสุดที่ยอมรับได้ (Maximum permissible values) ซึ่งกำหนดโดยคณะกรรมาธิการนานาชาติ ว่าด้วยการป้องกันอันตรายจากรังสี (International Commission on Radiological Protection, ICRP) ได้มีการประชุมปรึกษาหารือ และทบทวนปรับปรุงระดับค่าต่างๆ ของวัสดุกัมมันตรังสีในน้ำและอากาศอยู่เสมอเป็นระยะๆ ความเจริญก้าวหน้าของวิชาการต่างๆ และข้อมูลใหม่ๆ ที่ได้รับมา ค่าต่างๆ เหล่านี้ได้มีการกำหนดค่าไว้สำหรับกลุ่มบุคคลสองกลุ่ม คือผู้ปฏิบัติงานเกี่ยวข้องกับสารรังสี และประชาชนทั่วไป โดยถือว่าถ้าร่างกายของคนทั้งสองกลุ่มนี้ได้รับรังสี หรือวัสดุกัมมันตรังสีเข้าไป ไม่เกินค่าที่ ICRP กำหนดไว้สำหรับธาตุทางรังสีแต่ละตัวแล้ว ความเสี่ยงอันตรายต่อภัยทางรังสี หรือความเสียหายที่จะเกิดขึ้นต่อสุขภาพของบุคคลนั้น ถือว่าอยู่ในเกณฑ์ที่ยอมรับกันได้ และได้นำค่าตัวเลขเหล่านี้มาใช้เป็นข้อมูลขั้นพื้นฐาน ในการออกแบบสถานที่ปฏิบัติการทางรังสี การพัฒนาระเบียบปฏิบัติการที่เหมาะสม อย่างไรก็ตาม ICRP ยังได้แนะนำว่า การได้รับรังสีทั้งหลายควรจะรักษาให้อยู่ในขีดจำกัดต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ในขณะที่ระดับรังสีสูงสุดอันเป็นที่ยอมรับกันได้ สามารถใช้เป็นแนวทางในการวางแผน แต่ไม่ควรถือว่าเป็นระดับที่ผู้ปฏิบัติงานทางรังสีสามารถรับได้เป็นประจำ ซึ่งผิดเจตนารมณ์ที่แท้จริง ในทางปฏิบัติแล้วผู้ปฏิบัติงานทางรังสีจะต้องพยายามให้ตัวเองและผู้อื่นได้รับรังสี น้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

2.       การออกแบบสถานที่ปฏิบัติการหรืออุปกรณ์ (Design of installations or devices)

ในการออกแบบสถานที่ปฏิบัติการหรืออุปกรณ์ สำหรับใช้เกี่ยวกับต้นกำเนิดรังสีด้วยความระมัดระวัง ก็เป็นอีกขั้นตอนหนึ่งที่สำคัญ ในการ ป้องกันอันตรายจากรังสี โดยให้มีการผนวกเอาระบบของความปลอดภัย และการป้องกันอันตรายจากรังสีเข้าไว้ในแผน การออกแบบก่อสร้างสถานปฏิบัติการหรืออุปกรณ์ อันเป็นการลดอิทธิพลความผิดพลาดที่อาจจะเกิดขึ้นจากความผิดพลาดที่มนุษย์เป็นผู้ก่อขึ้น ทำให้มีโอกาสได้รับรังสีจากการปฏิบัติงานสูงกว่าปกติ ระบบของความปลอดภัยที่จะใช้ในการออกแบบจะมากหรือน้อย ก็ขึ้นกับลักษณะของงาน ที่ทำ เช่น ถ้าในกรณีที่มีการใช้ต้นกำเนิดรังสีที่มีความแรงรังสีสูงมากในทางการแพทย์ หรืออุตสาหกรรม ระบบของความปลอดภัยก็ย่อมต้องมีสูงตามไปด้วย และจะลดระดับลงถ้าใช้ต้นกำเนิดรังสีที่มีความแรงรังสีต่ำลงมา ดังนั้นจึงต้องมีการยกร่างระเบียบปฏิบัติอย่างระมัดระวัง และการควบคุมทางการบริหารที่เหมาะสมควบคู่กันไปด้วย

การออกแบบสถานที่ปฏิบัติการ รวมทั้งทำเลที่ตั้ง การวางผัง และการกำบังรังสีพื้นที่บริเวณสถานที่ปฏิบัติงาน ในการที่จะบรรลุการออก แบบที่เหมาะสม จะต้องมีการพิจารณาถึงองค์ประกอบอื่นๆ อีกหลายองค์ประกอบ รวมทั้งประเภทและความแรงของต้นกำเนิดรังสีที่จะใช้ในระยะแรก และเผื่อไว้สำหรับในอนาคตที่อาจจะมีการขยายการใช้เพิ่มขึ้นด้วย

หลักสามประการในการป้องกันอันตรายจากรังสีคือ
1) เวลา การปฏิบัติงานทางด้านรังสีต้องใช้เวลาน้อยที่สุด เพื่อป้องกันมิให้ร่างกายได้รับรังสีเกินมาตรฐานที่กำหนดไว้สำหรับบุคคล
2) ระยะทาง ความเข้มของรังสีจะเปลี่ยนแปลงลดลงไปตามระยะทางจากสารต้นกำเนิดรังสี สำหรับต้นกำเนิดรังสีที่เป็นจุดเล็กๆ ความเข้มจะลดลงเป็นสัดส่วนกลับกับระยะทางยกกำลังสอง
3) เครื่องกำบัง ความเข้มของรังสีเมื่อผ่านเครื่องกำบังจะลดลง แต่จะมากหรือน้อย ขึ้นอยู่กับพลังงานของรังสี คุณสมบัติ ความหนาแน่น และ ความหนาของวัตถุที่ใช้       

การใช้พลังงานนิวเคลียร์

          อาจกล่าวได้ว่า แหล่งกำเนิดของพลังงานนิวเคลียร์มี 2 ประเภท ประเภทแรก คือ จากระเบิดนิวเคลียร์ที่มีอำนาจในการทำลายอย่างมหาศาล ตัวอย่างการนำระเบิดนี้ไปใช้ ได้แก่ ในการขุดคลองและการทหาร เป็นต้น ส่วนอีกประเภทหนึ่งคือจากฟิชชัน ในการผลิตกระแสไฟฟ้าของโรงไฟฟ้าพลังนิวเคลียร์มีหลักในการผลิตกระแสไฟฟ้าคล้ายกับโรงไฟฟ้าที่ใช้เครื่องจักรไอน้ำทั่วๆไป แต่แตกต่างกันตรงที่พลังงานที่ใช้ผลิตไอน้ำเป็นพลังงานนิวเคลียร์ หลักการย่อๆ ของโรงไฟฟ้าพลังนิวเคลียร์มีแสดงในรูป 20.22

รูป 20.22 แสดงแผนภูมิโดยย่อของโรงไฟฟ้าพลังนิวเคลียร์

เริ่มต้นด้วยเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ซึ่งประกอบด้วย แท่งเชื้อเพลิง (ยูเรเนียมหรือพลูโตเนียม)ซึ่งจัดเรียงอยู่กับตัว มอเตอเรเตอร์  และมี แท่งควบคุม  ซึ่งทำหน้าที่ควบคุมอัตราการเกิดฟิชชันภายในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ พลังงานจะถูกปล่อยออกมาในรูปความร้อน ซึ่งเราจำเป็นต้องถ่ายโอนความร้อนนี้ออกจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ซึ่งมักใช้ของเหลว เพื่อนำความร้อนนี้ไปยังเครื่องถ่ายโอนความร้อน ณ ที่นั้นความร้อนจะทำให้น้ำกลายเป็นไอ ไอน้ำก็จะหมุนกังหันซึ่งมีเพลาต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ทำให้อาร์มาเจอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหมุนและผลิตกระแสไฟฟ้าออกมาส่งจ่ายตามบ้าน การผลิตกระแสไฟฟ้าวิธีนี้เป็นวิธีการผลิตที่มีต้นทุนของการผลิตต่ำเมื่อคิดในระยะยาว ทั้งนี้เพราะพลังงานที่ได้นั้นสูงเมื่อเทียบกับพลังงานเชื้อเพลิง ได้มีการผลิตกระแสไฟฟ้าโดยพลังงานนิวเคลียร์อย่างแพร่หลายในสหรัฐอเมริกา และประเทศบางประเทศในยุโรปตะวันออก เช่น รัสเซีย ฯลฯ และมีแนวโน้มจะมีมากขึ้นในอนาคต ทั้งนี้เพราะเชื้อเพลิงธรรมชาติในรูปของน้ำมัน ถ่านหิน และแก๊สธรรมชาติมีปริมาณน้อยลงทุกวัน

          พลังงานนิวเคลียร์จากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์นอกจากจะถูกมาใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้าแล้ว ยังถูกนำไปใช้ในการขับเคลื่อนเรือเดินสมุทรเพื่อขนส่งสินค้าระหว่างทวีปเนื่องจากการใช้พลังงานนิวเคลียร์ไม่ต้องการเชื้อเพลิงปริมาณมากดังนั้นเนื้อที่ที่ต้องใช้เก็บเชื้อเพลิงก็สามารถนำไปใช้บรรทุกสินค้าได้มากขึ้นและเรือไม่จำเป็นต้องแวะเติมเชื้อเพลิงบ่อย ทำให้สามารถนำเรือเดินทางในทะเลได้เป็นเวลานาน ซึ่งข้อได้เปรียบนี้ทำให้มีการใช้พลังงานนิวเคลียร์ในการขับเคลื่อนเรือดำน้ำ

          ในอนาคตโลกกำลังจะมีการใช้พลังงานนิวเคลียร์ในการขับเคลื่อนยานอวกาศด้วย เนื่องจากระยะในการเดินทางในอวกาศไกล จรวดไม่สามารถบรรทุกเชื้อเพลิงธรรมดาได้ปริมาณมากพอ จึงจำเป็นต้องอาศัยพลังงานนิวเคลียร์แทน ซึ่งใช้เชื้อเพลิงปริมาณน้อยกว่าทำให้ยานอวกาศไม่ต้องเติมเชื้อเพลิงบ่อย

          เนื่องจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์สามารถผลิตพลังงานได้ปริมาณมาก จึงนำไปใช้เป็นประโยชน์ได้มากอีก ตัวอย่างหนึ่งคือ การกลั่นน้ำทะเลเป็นน้ำจืดเพื่อใช้ในสถานที่ริมทะเลที่ขาดแคลนน้ำจืด ก็สามารถทำน้ำจืดใช้ได้โดยอาศัยความร้อนจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์มาต้มให้น้ำเค็มกลายเป็นไอ แล้วเราแยกเอาไอน้ำซึ่งเป็นน้ำจืดออกจากน้ำเกลือได้ ณ วันนี้มีโรงผลิตน้ำจืดโดยใช้พลังงานนิวเคลียร์หลายโรงแล้วและใช้ได้ผลดีมาก

          เท่าที่กล่าวมานี้ เป็นการนำพลังงานนิวเคลียร์ที่เกิดจากฟิชชันมาใช้ประโยชน์ ในอนาคตโลกมีความหวัง จะนำพลังงานนิวเคลียร์ที่เกิดจากปฏิกิริยาฟิชชันมาใช้แบะ ถ้าทำได้สำเร็จ มนุษย์ก็จะมีพลังงานใช้มากจนแทบจะกล่าวได้ว่าอีกหลายพันล้านปี ดังที่กล่าวมาแล้วว่า ถ้าเราใช้ดิวเทอเรียมเป็นตัวหลักในการทำฟิวชัน เราจะมีพลังงานใช้ประมาณ    กิโลวัตต์ -ปี ทั้งนี้เพราะเชื้อเพลิงดิวเทอเรียมนั้นสามารถสกัดแยกออกมาได้จากน้ำทะเล  มอเตอเรเตอร์ เป็นสารที่ใส่ผสมเข้าไปกับเชื้อเพลิงยูเรเนียม เพื่อไปทำให้นิวตรอนพลังงานสูงเคลื่อนที่ช้าลง เพื่อจะได้เกิดปฏิกิริยาฟิชชันดีขึ้น ในกรณีที่ใช้ เป็นเชื้อเพลิง มอเตอเรเตอร์ที่ใช้คือ  น้ำ    และถ้าใช้    เป็นเชื้อเพลิงใช้ Heavy water จะเป็นมอเตอเรเตอร์

โรงเก็บกากกัมมันตรังสี

ข้อเสีย

1.ใช้เงินลงทุนเริ่มต้นสูง

2.จำเป็นต้องเตรียมโครงสร้างพื้นฐาน และการพัฒนาบุคลากร เพื่อให้การดำเนินงาน เป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ

3.จำเป็นต้องพัฒนา และเตรียมการ เกี่ยวกับการจัดกากกัมมันตรังสี การดำเนินงาน ด้านแผนฉุกเฉินทางรังสี และมาตรการควบคุม ความปลอดภัย เพื่อป้องกันอุบัติเหตุ

4. การยอมรับของประชาชน