การจัดการด้านความปลอดภัยทางรังสี

สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน(องค์การมหาชน)

 

 

 

 

 

 

 

นายเมธี โสภณ
สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) 

บทนำ

          เมื่อพูดถึงเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอนหลายคนในประเทศไทยที่ไม่ได้มีความรู้พื้นฐานทางฟิสิกส์ก็อาจจะนึกไม่ออกว่ามันคือเครื่องอะไร แล้วแสงซินโครตรอนคืออะไร ทำไมจึงต้องมีการป้องกันอันตรายทางรังสีด้วย คำถามหลักๆ เหล่านี้จะถูกหยิบยกมาอธิบายเป็นคำตอบที่พยายามให้ผู้อ่านทั่วไปสามารถเข้าใจได้ง่ายๆ ผ่านบทความสั้นๆ ฉบับนี้ และก่อนที่จะเข้าสู่คำถามเหล่านั้น จะขอกล่าวถึงรังสีให้ทราบเป็นพื้นฐานดังนี้ "รังสี"(Radiation) คือการปลดปล่อยพลังงานออกไปในรูปแบบของคลื่นหรืออนุภาค ดังนั้นเมื่อรังสีเกี่ยวข้องกับพลังงาน รังสีจึงสามารถแบ่งออกได้ 2 ชนิดใหญ่ๆ คือ ชนิดพลังงานสูงที่ก่อให้เกิดไอออนได้(Ionizing radiation) และชนิดพลังงานต่ำไม่ก่อให้เกิดไอออน(Non-ionizing radiation) โดยทั่วไปหากมีพลังงานสูงกว่า 10 keV จะถูกจัดเป็นพวกที่ก่อให้เกิดไอออนได้[1] และแต่ละชนิดยังสามารถแยกย่อยออกไปได้อีกมากมายดังภาพที่ 1 ซึ่งแสดงให้เห็นการแบ่งชนิดของรังสี

 

ภาพที่ 1 การแบ่งชนิดของรังสี[1]

รังสีจากเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอน

          เครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอนจะผลิตอิเล็กตรอนออกมาก่อนแล้วเร่งให้มีพลังงานสูงๆ สูงขนาดที่มีความเร็วใกล้ความเร็วแสงหรือประมาณ 3 ×108 m/s และด้วยความเร็วขนาดนั้นมันจึงต้องวิ่งเลี้ยวโค้งเป็นวงกลมอยู่ในท่อสุญญากาศ เพื่อไม่ให้มีโมเลกุลของอากาศมาขวางทางวิ่งของอิเล็กตรอน วิธีการทำให้มันวิ่งเลี้ยวโค้งของเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอนที่นี่จะใช้แม่เหล็กไฟฟ้าบังคับให้มันวิ่งเลี้ยวโค้งทีละ 45 องศา ทั้งหมด 8 ตัว ก็จะครบ 1 รอบพอดี และทุกขณะที่มันกำลังวิ่งเลี้ยวโค้งในสนามแม่เหล็ก อิเล็กตรอนจะปลดปล่อยพลังงานออกไปในรูปแบบของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งเราเรียกว่า "แสงซินโครตรอน" นั่นเอง

          มาถึงตรงนี้แล้วพอนึกออกหรือยังว่า จะมีรังสีอะไรบ้างจากการผลิตแสงซินโครตรอน มาลองพิจารณา อิเล็กตรอน ท่อสุญญากาศ แม่เหล็กไฟฟ้า และคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า จะพบว่าเมื่ออิเล็กตรอนซึ่งเป็นอนุภาคพลังงานสูงวิ่งอยู่ในท่อสุญญากาศ

          กรณีแรกถ้ามีโมเลกุลของอากาศหลงเหลืออยู่ในท่อ(เป็นระบบสุญญากาศที่ไม่สมบูรณ์) ก็จะถูกอิเล็กตรอนพลังงานสูง(~1.2 GeV) วิ่งชนเมื่อชนแล้วมันจะปลดปล่อยพลังงานออกมาเป็นรังสีเอกซ์และรังสีแกมมาได้

          กรณีต่อมาอิเล็กตรอนพลังงานสูงอาจจะวิ่งชนเข้ากับผนังด้านในของท่อสุญญากาศมันก็จะปลดปล่อยพลังงานออกมาเป็นรังสีเอกซ์ รังสีแกมมารวมถึงนิวตรอนด้วย

          ส่วนกรณีสุดท้ายก็คือแสงซินโครตรอนหรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เราตั้งใจผลิตขึ้นมา จะประกอบด้วยรังสีอินฟราเรด แสงที่มองเห็นได้ รังสียูวี และรังสีเอกซ์ ตามภาพที่ 2 ที่แสดงแถบช่วงคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า โดยแสงจะออกมาพร้อมกันทั้งหมด ดังนั้นเมื่อจะเอาแสงซินโครตรอนไปใช้งานจึงต้องมีระบบลำเลียงแสง เพื่อคัดเอาเฉพาะพลังงานที่นักวิทยาสาสตร์สนใจเช่น ระบบลำเลียงแสงนี้จะใช้พลังงานของแสงซินโครตรอนย่านรังสีอินฟราเรดเท่านั้น ระบบลำเลียงแสงนั้นจะใช้พลังงานของแสงซินโครตรอนย่านรังสีเอกซ์เท่านั้น เป็นต้น แล้วในระบบลำเลียงแสงเองก็จะมีอุปกรณ์ต่างๆ มากมายที่จะต้องมีการสะท้อนแสง การโฟกัสแสง การกระเจิงของแสง หรือหักเหทิศทางของแสง ซึ่งเหล่านี้ล้วนแต่มีโอกาสที่จะทำให้เกิดรังสีเอกซ์และนิวตรอนขึ้นได้อีก[2]       

ภาพที่ 2 แสดงแถบช่วงคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

การจัดการด้านความปลอดภัยทางรังสี

          จากที่กล่าวไว้แล้วว่า รังสีจากเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอนจะมีทั้งชนิดพลังงานสูงที่ก่อให้เกิดไอออนเช่น รังสีเอกซ์ แกมมา นิวตรอน เป็นต้น และชนิดพลังงานต่ำที่ไม่ก่อให้เกิดไอออนเช่น อินฟราเรด แสงที่มองเห็นได้ รังสียูวี เป็นต้น ทั้งนี้การจัดการด้านความปลอดภัยทางรังสีนั้นได้มุ่งเน้นที่พลังงานสูงที่ก่อให้เกิดไอออน โดยอาศัยหลักในการได้รับรังสีให้น้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้อย่างสมเหตุสมผล หรือ As low as reasonably achievable (ALARA) ซึ่งเป็นหลักการสากลและเป็นที่ยอมรับอย่างแพร่หลาย รวมถึงพระราชบัญญัติพลังงานนิวเคลียร์ พ.ศ. 2559 ซึ่งเป็นกฎหมายหลักในการกำกับการใช้พลังงานนิวเคลียร์และรังสีอย่างถูกต้องและปลอดภัยของประเทศ สถาบันฯ จึงได้ให้ความสำคัญกับความปลอดภัยทางรังสีทั้งต่อผู้ปฏิบัติงาน สถานที่ปฏิบัติงาน ประชาชนทั่วไป และสิ่งแวดล้อม จึงวางระบบการจัดการด้านความปลอดภัยทางรังสีไว้ดังต่อไปนี้

1. การฝึกอบรมผู้ปฏิบัติงานทางรังสีก่อนที่จะเข้าปฏิบัติงานจริง โดยได้จัดฝึกอบรมหลักสูตรมาตรฐานในการอบรมบุคคลที่ทำงานในบริเวณรังสีเพื่อความปลอดภัยของผู้ปฏิบัติงานก่อนการเข้าไปปฏิบัติงานจริง รวมทั้งเป็นการทบทวนและฟื้นฟูความรู้ให้กับผู้ปฏิบัติงานทางรังสีรายเดิมที่เคยผ่านอบรมมาก่อน ทั้งนี้กฎหมายกำหนดให้มีการฝึกอบรมฟื้นฟูความรู้ (refreshment) ให้ผู้ปฏิบัติงานทางรังสีอย่างน้อย 2 ปีต่อครั้ง[5] เพื่อสร้างความรู้ ความเข้าใจถึงอันตรายจากรังสี วิธีการปฏิบัติงานเกี่ยวกับรังสีอย่างปลอดภัย
2. การกำหนดพื้นที่ปฏิบัติงานทางรังสี โดยได้กำหนดพื้นที่ปฏิบัติงานทางรังสีจำแนกตามปริมาณรังสีที่เกิดขึ้นหรือโอกาสที่จะเกิดการได้รับรังสีของผู้ปฏิบัติงาน ซึ่งประกอบด้วย พื้นที่ตรวจตรา (Supervised areas) คือบริเวณใดก็ตามที่ทำให้บุคคลมีโอกาสได้รับปริมาณรังสีสูงกว่า 1 มิลลิซีเวิร์ตต่อปี[5] และพื้นที่ควบคุม (Controlled areas) คือบริเวณใดก็ตามที่ทำให้บุคคลมีโอกาสได้รับปริมาณรังสีสูงกว่าหรือเท่ากับ 6 มิลลิซีเวิร์ตต่อปี[5] ดังภาพที่ 3 ซึ่งแสดงการแบ่งพื้นที่ทางรังสีประจำสถาบันฯ นอกจากนั้นยังได้กำหนดเครื่องหมายทางรังสีเพื่อการเตือนให้บุคคลที่เกี่ยวข้องให้ได้รับทราบถึงอันตรายทางรังสีที่อาจเกิดขึ้น ซึ่งหมายรวมถึง พนักงานผู้ปฏิบัติงานทางรังสีเช่น นักวิทยาศาสตร์ วิศวกร ช่างเทคนิค ผู้ใช้บริการจากภายนอก เป็นต้น และผู้ที่ไม่ได้ปฏิบัติงานทางรังสีเช่น พนักงานเจ้าหน้าที่บริหารงานทั่วไป ประชาชนทั่วไป เป็นต้น

ภาพที่ 3 แสดงการแบ่งพื้นที่ทางรังสีประจำสถาบันฯ

3. การเตรียมแผ่นวัดรังสีประจำบุคคลให้กับผู้ปฏิบัติงานทางรังสีทุกคน โดยใช้ OSL (Optically stimulated luminescence) และแบบ Electronics dosimeter เพื่อประเมินและติดตามการได้รับรังสีให้ไม่เกินปริมาณที่กฎหมายกำหนด กล่าวคือปริมาณรังสียังผล 20 มิลลิซีเวิร์ตต่อปี โดยเฉลี่ยในช่วง 5 ปี ติดต่อกัน ทั้งนี้ในแต่ละปีจะรับรังสีได้ไม่เกิน 50 มิลลิซีเวิร์ต และตลอดช่วง 5 ปีติดต่อกันนั้นจะต้องได้รับรังสีไม่เกิน 100 มิลลิซีเวิร์ต[3], [4] โดยตลอดระยะเวลามากกว่า 10 ปีที่ผ่านมาของการให้บริการแสงซินโครตรอน ยังไม่ปรากฏว่ามีผู้ปฏิบัติงานทางรังสีรายใดได้รับรังสีเกินปริมาณที่กฎหมายกำหนด
4. การกำหนดเวลาเข้าปฏิบัติงานเพื่อลดโอกาสและเวลาในการได้รับรังสีให้น้อยที่สุด โดยการเดินเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอนนั้น ได้ถูกกำหนดให้มีการผลิตและเร่งพลังงานของอิเล็กตรอนเพื่อผลิตแสงซินโครตรอนใน 2 ช่วงเวลาของแต่ละวัน(เราเรียกช่วงเวลานี้ว่า Injection) ช่วงแรกเวลา 08:30 ถึง 09:00 น และช่วงที่สองเวลา 20:30 ถึง 21: 00 น ซึ่งเป็นช่วงที่อาจจะเกิดรังสีเอกซ์ แกมมาและนิวตรอนขึ้นได้จึงไม่อนุญาตให้ทุกคนเข้าไปในโถงทดลองของอาคารห้องปฏิบัติการวิจัยแสงสยามในช่วงเวลาดังกล่าว
5. สถาบันฯ ได้จัดให้มีการตรวจสุขภาพเป็นประจำทุกปีทั้งนี้เพื่อเฝ้าระวังโรคหรืออาการที่อาจจะมีผลมาจากการได้รับรังสี และหากกรณีจำเป็นที่จะต้องทำงานในลักษณะที่ใกล้ชิดกับรังสีมากๆ สถาบันฯ ได้จัดเตรียมอุปกรณ์ป้องกันรังสีไว้เช่น เสื้อตะกั่ว ถุงมือกันรังสี แว่นตากันรังสี เป็นต้น
6. สถาบันฯ ได้ติดตั้งอุปกรณ์การตรวจวัดรังสีตามจุดต่างๆ ทั้งในและนอกอาคารเพื่อตรวจติดตามและเฝ้าระวังระดับรังสีที่เกิดขึ้นทั้งต่อผู้ปฏิบัติงานทางรังสี ประชาชนทั่วไป และต่อสภาพแวดล้อมจากการเดินเครื่องและไม่ได้เดินเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอน ซึ่งสามารถตรวจวัดรังสีได้ทั้ง รังสีแกมมาและนิวตรอนพร้อมๆ กันโดยแสดงผลเป็นข้อมูลแบบเวลาจริง สามารถตั้งค่าระดับรังสีให้มีสัญญาณไฟและเสียงเตือนผู้ที่อยู่ใกล้เคียงเมื่อมีระดับรังสีที่เกิดขึ้นสูงกว่าค่าที่ตั้งไว้พร้อมกับส่งสัญญาณไปยังห้องควบคุมการเดินเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอนให้ทราบและหยุดการเดินเครื่องได้ทันที จากภาพที่ 4 ซึ่งแสดงผลการวัดระดับรังสีที่เกิดขึ้นแบบเวลาจริงที่แสดงค่าผลรวมของรังสีแกมมาและนิวตรอนที่เกิดขึ้น ณ บริเวณระบบลำเลียงแสงที่6 ในโถงทดลอง อาคารห้องปฏิบัติการวิจัยแสงสยาม นอกจากนั้นสถาบันฯ ยังจะได้มีการตรวจวิเคราะห์หาสารกำมันตรังสีที่อาจจะเกิดการปนเปื้อนในอากาศทั้งในและนอกอาคารเป็นประจำทุกปี รวมทั้งการติดตั้งระบบการตรวจวัดรังสีในน้ำทิ้งต่อไป

ภาพที่ 4 แสดงผลการวัดระดับรังสีที่เกิดขึ้นแบบเวลาจริง

 

บทสรุป

          จากทั้งหมดที่กล่าวมานั้นสามารถที่จะพอสรุปได้ว่า รังสี"(Radiation) คือการปลดปล่อยพลังงานออกไปในรูปแบบของคลื่นหรืออนุภาค สามารถแบ่งออกได้ 2 ชนิดใหญ่ๆ คือชนิดพลังงานสูงที่ก่อให้เกิดไอออนได้ (Ionizing radiation) และชนิดพลังงานต่ำไม่ก่อให้เกิดไอออน (Non-ionizing radiation) ส่วนรังสีที่ได้จากการผลิตแสงซินโครตรอนของสถาบันวิจัยแสงซินโครตรอนในปัจจุบันจะมีทั้งสองชนิด ประกอบด้วยรังสีอินฟราเรด แสงที่มองเห็นได้ รังสียูวี ซึ่งเป็นรังสีชนิดพลังงานต่ำไม่ก่อให้เกิดไอออนและยังประกอบด้วยรังสีเอกซ์ รังสีแกมมารวมถึงนิวตรอน ซึ่งเป็นรังสีชนิดพลังงานสูงที่ก่อให้เกิดไอออนได้ ทั้งนี้ รังสีแกมมาและนิวตรอนเกิดขึ้นตามปรากฏการณ์ทางฟิสิกส์ เครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอนมิได้มีขีดความสามารถในการกำเนิดรังสีสองชนิดนี้

ดังนั้นการจัดการด้านความปลอดภัยทางรังสีจึงมุ่งเน้นที่รังสีพลังงานสูงที่ก่อให้เกิดไอออน โดยอาศัยหลักในการได้รับรังสีให้น้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้อย่างสมเหตุสมผล (As low as reasonably achievable: ALARA) รวมถึงพระราชบัญญัติพลังงานนิวเคลียร์ พ.ศ. 2559 โดยสถาบันฯ ได้ให้ความสำคัญกับความปลอดภัยทางรังสีทั้งต่อผู้ปฏิบัติงาน สถานที่ปฏิบัติงาน ประชาชนทั่วไป และสิ่งแวดล้อม ซึ่งได้จัดให้มี การอบรมบุคคลที่ทำงานในบริเวณรังสี การกำหนดพื้นที่ปฏิบัติงานทางรังสีและกำหนดเครื่องหมายทางรังสี การเตรียมแผ่นวัดรังสีประจำบุคคลให้กับผู้ปฏิบัติงานทางรังสีทุกคน การกำหนดเวลาเข้าปฏิบัติงาน การตรวจสุขภาพเป็นประจำทุกปีและการจัดเตรียมอุปกรณ์ป้องกันรังสี การติดตั้งอุปกรณ์การตรวจวัดรังสีตามจุดต่างๆ ทั้งในและนอกอาคาร ทั้งนี้เพื่อให้มั่นใจได้ว่าการผลิตและการให้บริการแสงซินโครตรอนนั้นมีความถูกต้อง ปลอดภัยตามกฎหมายและหลักการสากล

 

เอกสารอ้างอิง

[1] http://safetytraining.nsrrc.org.tw

[2] P. Berkvens, Radiation protection European regulations Radiation Safety Meeting, SOLEIL synchrotron, 18 October 2006

[3] http://www.oap.go.th/attachments/article/481/ร่างกฎกระทรวงความปลอดภัยมาตรา%2091.pdf

[4] http://www.icrp.org/icrpaedia/limits.asp

[5] ประกาศคณะกรรมการพลังงานปรมาณูเพื่อสันติ เรื่อง มาตรฐานความปลอดภัยเกี่ยวกับรังสี