นันทวรรณ ยะอนันต์
ศูนย์จัดการกากกัมมันตรังสี
สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน)
- บทนำ (Introduction)
ในการใช้ประโยชน์ของวัสดุกัมมันตรังสีนั้น เรื่องความปลอดภัยเป็นสิ่งที่สำคัญมากในการทำงาน ทั้งในด้านตัวบุคคล และสถานที่ปฏิบัติงาน การป้องกันการเปื้อนสารกัมมันตรังสีเป็นความปลอดภัยทางรังสีเรื่องหนึ่ง การปฏิบัติงานกับวัสดุกัมมันตรังสี ต้องคำนึงถึงการออกแบบสถานที่หรือห้องปฏิบัติการทางรังสี มีการวางแผนการทำงานที่ดี และมีขั้นตอนในการปฏิบัติงานที่ถูกต้อง เพื่อลดการทำผิดพลาด และเพื่อป้องกันการเปื้อนสารกัมมันตรังสี ซึ่งการเปื้อนไม่ควรให้เกิดขึ้นในผลิตภัณฑ์ อุปกรณ์ เครื่องมือ รวมถึงเสื้อผ้าผู้ปฏิบัติงาน และอื่น ๆ ยกตัวอย่างเช่น โรงงานอุตสาหกรรมผลิตยาเภสัชรังสี โรงพยาบาล และห้องปฏิบัติการทางรังสีต่าง ๆ ควรมีการระมัดระวังเป็นอย่างยิ่งในด้านการเปื้อนสารกัมมันตรังสี เพราะเกี่ยวข้องโดยตรงกับสุขภาพของผู้ป่วย และผู้ปฏิบัติงานในสถานที่นั้น ๆ และยังรวมไปถึงสาธารณชน และสิ่งแวดล้อมอีกด้วย
การเปื้อนสารกัมมันตรังสี (radioactive contamination) เป็นผลมาจากการสัมผัสระหว่างวัสดุกัมมันตรังสีชนิดไม่ปิดผนึก กับผิวของสิ่งต่าง ๆ อาจเป็นวัสดุ อุปกรณ์ที่ใช้งาน หรือผู้ปฏิบัติงาน รวมทั้งพื้นที่ปฏิบัติงาน ซึ่งอาจเกิดขึ้นโดยอุบัติเหตุ เช่น การตก หล่น แตก ของภาชนะใส่สารกัมมันตรังสี และการแพร่กระจายของสารกัมมันตรังสี เป็นต้น
การชำระล้างการเปื้อนสารกัมมันตรังสี (decontamination) หมายถึง กระบวนการใด ๆ ที่จะลด หรือขจัดการเปื้อนของ
สารกัมมันตรังสีออกจากพื้นผิว นั้น ๆ โดยอาจใช้กระบวนการทางกายภาพ เคมี กลศาสตร์ และไฟฟ้าเคมี เป็นต้น
เหตุผลจำเป็นที่ต้องมีการชำระล้างการเปื้อนสารกัมมันตรังสี คือ
(1)เพื่อสุขภาพอนามัย จำเป็นต้องลดระดับการเปื้อนสารกัมมันตรังสี เพื่อให้แน่ใจว่าปลอดภัยต่อสุขภาพของผู้ปฏิบัติงาน
(2)การเปื้อนนั้นรบกวนในการนับวัดรังสี ต้องขจัดการเปื้อนเพื่อให้งานนับวัดรังสีมีค่าที่ถูกต้อง
(3)เพื่อให้การปฏิบัติงานประจำ หรืองานซ่อมบำรุง เป็นไปอย่างเรียบร้อยและปลอดภัย
(4)เพื่อให้แน่ใจว่าสามารถจะทิ้งหรือซ่อมแซม อุปกรณ์ เครื่องมือ ได้อย่างปลอดภัย
(4)เพื่อให้ระดับการเปื้อนสารกัมมันตรังสีของสิ่งนั้น ๆ ลดลง และสามารถนำกลับมาใช้ได้อีก
2. การขจัดการเปื้อนสารกัมมันตรังสี (Radioactive Decontamination)
2.1 หลักเกณฑ์ทั่วไปในการขจัดการเปื้อนสารกัมมันตรังสี (General Concept)
- ตรวจสอบสถานที่ที่เปื้อนสารกัมมันตรังสี และชนิดของนิวไคลด์กัมมันตรังสี
- รีบดำเนินการขจัดทันทีหลังเกิดการเปื้อนสารกัมมันตรังสี
- ใช้กระบวนการขจัดแบบเปียก
- การเลือกใช้สารขจัดให้เหมาะสม
- ปล่อยให้สารกัมมันตรังสีสลายไปเอง ในกรณีเป็นสารที่มีครึ่งชีวิตสั้น
2.2 กระบวนการขจัดการเปื้อนสารกัมมันตรังสี (Decontamination Process)
เทคนิคการขจัดการเปื้อนสารกัมมันตรังสีอาจเริ่มจากเทคนิคที่ง่ายไม่มีความยุ่งยาก เช่น การทำความสะอาดแบบธรรมดาทั่วไป จนถึงเทคโนโลยีชั้นสูงที่ต้องอาศัยเครื่องมือ หรือสารเคมีต่าง ๆ โดยทั่วไป เทคนิคการขจัดการเปื้อนสารกัมมันตรังสีควรเริ่มจากวิธีการที่ไม่รุนแรง เช่น การทำความสะอาดโดยใช้วิธีดูดแบบสุญญากาศ (vacuum cleaning) สามารถใช้ขจัดการเปื้อนแบบหลวม ๆ ได้ ถ้าเป็นการเปื้อนแบบขจัดได้ยาก อาจจะใช้วิธีที่มีความรุนแรงเพิ่มขึ้น เช่น การขัดถูพื้นผิวด้วยเครื่องมือกล หรือถ้าเป็นการเปื้อนบางชนิดอาจใช้วิธีเคมีไฟฟ้า เป็นต้น
การเลือกเทคนิคการขจัดการเปื้อนสารกัมมันตรังสี
ขึ้นอยู่กับชนิดของการเปื้อนสารกัมมันตรังสี และสถานการณ์นั้น ๆ ว่ามีความจำเป็น หรือเหมาะสมแบบใด เทคนิค และกระบวนการขจัดการเปื้อนสารกัมมันตรังสี แบ่งออกเป็น
- กระบวนการทางกายภาพ (physical process)
- กระบวนการทางกลศาสตร์ (mechanical process)
- กระบวนการทางไฟฟ้าเคมี (electrochemical process)
- กระบวนการทางเคมี (chemical process)
2.2.1 กระบวนการทางกายภาพ (Physical Processes)
ขั้นตอนทั่วไปของกระบวนการทางกายภาพ คือ การขจัดการเปื้อนโดยการถู (rubbing) หรือให้พื้นผิวถูกเขย่า (shaking surfaces) เพื่อให้สารกัมมันตรังสีหลุดออกไป ตัวอย่างเช่น
- การดูดแบบสุญญากาศ (vacuum cleaning)
- การถูพื้น (scrubbing)
- น้ำล้างแบบใช้แรงดัน (water jetting)
- การล้างโดยอัลตราโซนิก (ultrasonic cleaning)
- การใช้สีลอก (strippable coating)
2.2.2 กระบวนการทางกลศาสตร์ (Mechanical Process)
ขั้นตอนทั่วไปของกระบวนการทางกลศาสตร์ คือ การใช้วัสดุหรือเครื่องมือกลเข้าช่วยในการขจัดการเปื้อนสารกัมมันตรังสี ตัวอย่างเช่น
- abrasive cleaning เช่นการขัดถูผิวที่เปื้อนด้วยกระดาษทราย หรือใช้เครื่องมือขัดแรง ๆ
- vibratory cleaning เช่น ใช้เครื่องเขย่าร่วมกับสารชำระล้าง
2.2.3 กระบวนการทางไฟฟ้าเคมี (Electrochemical Process)
เป็นการประยุกต์ใช้เซลล์ไฟฟ้าเคมีเข้าช่วยในการขจัดการเปื้อนสารกัมมันตรังสีของผิวโลหะ มีหลักการคือให้โลหะที่เปื้อนเป็นขั้วแอโนด (anode) โดยมีสารละลายอิเล็กโทรไลต์(electrolyte) เมื่อผ่านกระแสไฟฟ้า จะทำให้สาร
กัมมันตรังสีที่ผิวโลหะหลุดออก โดยมีการแตกตัวเป็นไอออนและไปจับที่อีกขั้วหนึ่ง เรียกเทคนิคนี้ว่า electro-polishing นิยมใช้ในการขจัดการเปื้อนสารกัมมันตรังสีแบบ fixed contamination บนชิ้นโลหะ ที่ขจัดออกได้ยาก
2.2.4 กระบวนการทางเคมี (Chemical Process)
- reductive methods วิธีนี้ใช้ในการขจัดออกไซด์ (OH–) ของโลหะ โดยใช้กรด (H+) ออกไซด์ของโลหะที่เปื้อนจะเกิดเป็น hydrate metal ion ละลายในน้ำ ทำให้ชำระการเปื้อนสารกัมมันตรังสีได้
oxidative methods วิธีนี้ใช้กับการขจัดการเปื้อนของโครเมียม (Cr3+) โดยใช้กรดเข้มข้น (concentrated acid) โดย Cr3+ จะเปลี่ยนเป็น Cr6+ ซึ่งละลายน้ำได้
2.3 สารขจัดการเปื้อนสารกัมมันตรังสีและเทคนิคการประยุกต์ใช้ (Shimooka, 1998) (Decontamination Agents and Application Techniques)
| วัสดุที่เปื้อนสารกัมมันตรังสี | สารชำระล้าง |
| ผิวหนัง | -สบู่ น้ำมันผิวส้ม (orange oil) |
| เสื้อผ้า | -สารซักฟอก (detergent) |
| แก้ว | -10% กรดไนตริก หรือ 2% แอมโมเนียมไบฟลูโอไรด์ -10% กรดเกลือ (HCl) |
| อะลูมิเนียม | -10% กรดไนทริก โซเดียมเมทาซิลิเคต -โซเดียมเมทาฟอสเฟส |
| เหล็ก | -กรดฟอสฟอริก |
| ตะกั่ว | -เริ่มด้วย 4 N HCl แล้วตามด้วยสารละลายเจือจาง -alkaline และตามด้วยน้ำ |
| พื้นผิวที่ทาสี | -แอมโมเนียมซิเทรต หรือแอมโมเนียมไบฟลูโอไรด์ |
| คอนกรีต | -10% กรดเกลือ (HCl) แต่ยากที่จะขจัดการเปื้อนได้หมด |
| ไม้ | -ยากที่จะชำระล้างการเปื้อนสารกัมมันตรังสี |
2.4 แฟกเตอร์การขจัดการเปื้อนสารกัมมันตรังสี (Decontamination Factor: FD)
decontamination factor (FD) เป็นค่าสัดส่วนของค่ากัมมันตภาพรังสีที่ตรวจวัดได้ก่อนการขจัดและหลังการขจัดการเปื้อนสารกัมมันตรังสี การขจัดที่ได้ผลดีจะได้ decontamination factor สูง
FD = activity before the first decontamination stage
activity after the particular decontamination stage
residual activity (AR ) เป็นค่าการเปื้อนสารกัมมันตรังสีที่ยังเหลืออยู่ ซึ่งนิยมใช้ในหน่วยของร้อยละ (%)
| AR = (1/ FD ) x 100 |
3. เอกสารอ้างอิง (Referrences)
- IAEA, “ Manual on Decontamination of Surface”, Safety Series No.48, International Atomic Energy Agency, Vienna, 1979
- National Health and Medical Research Council, “Recommended Limits on Radioactive Contamination on Surfaces in Laboratories (1995), Radiation Health Series No.38, National Health and Medical Research Council, Canberra, 1995.
- Shimooka Kenji, “Decontamination Monitoring and Decontamination Method”, Nuclear Technology and Education Center, Japan Atomic Research Institute, Tokai mura, 1998.
