วัสดุเกือบทุกชนิดมีดัชนีหักเหต่อรังสีเอกซ์มีค่าเข้าใกล้ 1 นั่นหมายถึงแทบไม่มีการหักเห ดังนั้น ถ้าใช้เลนส์รังสีเอกซ์ชิ้นเดียวจึงมีทางยาวโฟกัสยาวมาก และการที่รังสีเอกซ์ถูกดูดกลืนเมื่อเคลื่อนที่ผ่านวัสดุจึงไม่ควรใช้เลนส์ยาวมากเนื่องจากรังสีจะถูกดูดกลืนจนหมด การใช้เลนส์หักเหจะทำให้ทางยาวโฟกัสสั้นลงด้วยการต่อเลนส์หลายชุดเข้าด้วยกัน และเพื่อลดการดูดกลืนรังสีเอกซ์จึงใช้วัสดุที่มีเลขอะตอมต่ำ เช่น อลูมิเนียม (Al) เบริลเลียม (Be) หรือลิเทียม (Li)

เลนส์หักเหรังสีเอกซ์ถูกนำเสนอครั้งแรกตอนกลางทศวรรษ 1990 โดยกลุ่มนักวิทยาศาสตร์จาก ESRF (The European Synchrotron Radiation Facility เป็นศูนย์วิจัยร่วมที่ตั้งอยู่ในเมือง Grenoble ประเทศฝรั่งเศส ได้รับการสนับสนุนจาก 22 ประเทศ) โดยการเจาะรูบนแท่งอลูมิเนียมทำให้มีการเว้าของเลนส์สองด้านโดยดัชนีหักเหของรังสีเอกซ์ค่อยๆ ลดต่ำกว่า 1 สำหรับเลนส์หักเหแบบนี้แนวโค้งของผนังระหว่างแต่ละรูที่เจาะทำหน้าที่เป็นเลนส์เมื่อรังสีเอกซ์เคลื่อนที่ในแนวตั้งฉาก ซึ่งแตกต่างจากกรณีของแสงที่ที่จะโฟกัสเมื่อดัชนีหักเหมากกว่า 1 และใช้เลนส์นูน

มีนักวิทยาศาสตร์อีกหลายคนที่ทำงานเกี่ยวเนื่องกับเครื่องซินโครตรอนของ ESRF ได้พัฒนาเลนส์หักเหรังสีเอกซ์ต่อมาอีก เช่น กลุ่มของ Aachen ภายใต้การนำของศาสตราจารย์ Lengeler ทำเลนส์พาราโบลาใช้วัสดุเป็นเบริลเลียม กลุ่ม Advanced Photon Source APS ทำเลนส์แบบเดียวกัน แต่เปลี่ยนไปใช้ลิเทียม เลนส์เหล่านี้ใช้หลักการเดียวกับการหักเหของแสง

เลนส์หักเหรังสีเอกซ์แบบฟันเลื่อย นำเสนอโดย Cederstrom มีลักษณะเป็นชุดของปริซึมที่สะท้อนรังสีเอกซ์แต่ละอันทีละน้อย ตัวเลนส์ทำด้วยซิลิกอน พลาสติกและลิเทียม ในการศึกษาการดูดกลืนรังสีของเลนส์ ปริซึมแต่ละอันในเลนส์สามารถเปลี่ยนเป็นปริซึมที่เล็กลง ซึ่งทำให้เฟสของรังสีเปลี่ยนไป 2 ทำให้การดูดกลืนรังสีมากขึ้นโดยไม่มีผลต่อการหักเห เลนส์หักเหรังสีเอกซ์แบบแถวปริซึมมีกระบวนการผลิตไม่ยุ่งยากจึงมีการนำไปใช้นอกเหนืองานวิจัย เช่น การใช้ในการถ่ายภาพด้วยรังสีทางการแพทย์

https://en.wikipedia.org/wiki/Compound_refractive_lens
https://www.forbes.com/sites/cognitiveworld/2019/04/12/the-weaponization-of-the-electromagnetic-spectrum/?sh=6e8ea382699e
http://www.x-ray-optics.de/index.php/en/

ในช่วง 10 ปีที่ผ่านมา พลังงานทดแทน หรือrenewable energy ถูกพูดถึงเป็นอย่างมากในวงการวิทยาศาสตร์และวิศวกรรม มีการประดิษฐ์ คิดค้น เพื่อรังสรรค์สร้างอุปกรณ์ต้นแบบมาเพื่อผันต้นกำเนิดพลังงานสะอาด เช่น น้ำ ลม และแสงอาทิตย์ ให้กลายไปเป็นพลังงานที่มนุษย์อย่างเราต้องการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งพลังงานไฟฟ้า

แต่หากจะพูดกันตามตรงแล้ว พลังงานทดแทนที่ได้นั้นยังไม่เพียงพอสำหรับโลกในยุคปัจจุบันที่รายล้อมไปด้วยอุตสาหกรรม ด้วยเหตุนี้ หลายประเทศได้มีนโยบายการใช้พลังงานแบบผสมผสานโดยเป็นการรวมกันระหว่างพลังงานทดแทน และพลังงานนิวเคลียร์ ยกตัวอย่างเช่นประเทศญี่ปุ่น เยอรมัน สหรัฐอเมริกา เป็นต้น และแน่นอนว่าพลังงานนิวเคลียร์นั้นสร้างความกังวลให้กับประชาชนมิใช่น้อย ไม่เพียงแต่ประชากรในประเทศที่ใช้พลังงานนิวเคลียร์ หากแต่รวมไปถึงผู้คนในประเทศข้างเคียงด้วย การขาดความเข้าใจเกี่ยวกับพลังงานนิวเคลียร์เป็นสาเหตุใหญ่ที่ทำให้เกิดความกังวลและต่อต้าน บทความนี้ต้องการจะฉายภาพให้เห็นว่า เหตุอันใดสาธารณชนจึงกังวลใจเกี่ยวกับพลังงานนิวเคลียร์ และหากมีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เกิดขึ้นแล้ว มีวิธีการจัดการสิ่งอันตรายที่เกิดจากโรงงานดังกล่าวนี้อย่างไร

วัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์และกากนิวเคลียร์
กากนิวเคลียร์เป็นสิ่งหนึ่งที่ถูกสร้างขึ้นจากกิจกรรมของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ที่สร้างความกังวลให้กับประชาชนมิใช่น้อย สิ่งนี้เป็นผลลัพธ์ที่ได้จากวัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ และเป็นปัญหาที่ไม่อาจหลีกเลี่ยงได้ที่อุตสาหกรรมโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ต้องเผชิญ กากนิวเคลียร์เกิดขึ้นได้อย่างไร คงต้องไล่เรียงดูถึงที่มาที่ไปของกระบวนการของวัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ กระบวนการแรกเริ่มนั้นมาจากการขุดแร่ยูเรเนียม กระบวนการนี้จะทำให้เกิดหางแร่ที่ประกอบด้วยไอโซโทปของธาตุกัมมันตรังสี ที่พบได้ตามธรรมชาติในแร่ยูเรเนียม การสกัดคัดแยกเอายูเรเนียมทำได้โดยการละลายเพื่อแยกแร่ดังกล่าวออกจากหิน ท้ายที่สุดจะได้แร่ยูเรเนียมออกมาในรูปของเค้กเหลือง จากนั้นนำเข้าสู่กระบวนการทำให้เข้มข้น (Enrichment) เพื่ อเพิ่ มสั่ดส่วนของอะตอมยูเรเนียม-235 ในแร่ยูเรเนียม และนำเข้าสู่กระบวนการสร้างและประกอบมัดเชื้อเพลิง (Assembly) จะได้แท่งเชื้อเพลิง (fuel rod) ที่จะถูกนำไปใช้ในกระบวนการผลิตพลังงานไฟฟ้า? หากเมื่อถึงจุดสิ้นสุดอายุไขความสามารถการใช้งานของแท่งเชื้อเพลิงแล้ว แท่งเชื้อเพลิงดังกล่าวจะถูกพิจารณาว่าเป็นกากนิวเคลียร์ด้วยเช่นกัน จากกระบวนการที่ กล่าวมาจะเห็นได้ว่ากากนิวเคลียร์นั้นสามารถถูกสร้างขึ้นและอาจมีการปนเปื้อนในทุกๆขั้นตอนของการดำเนินการ นับจากกระบวนการทำเหมืองยูเรเนียมที่มีการขุดและปลดปล่อยรังสีแอลฟาออกมาการสกัดเพื่อคัดแยกแร่ และการขนส่งวัสดุอุปกรณ์จากการดำเนินการ นอกจากนี้ ผู้ปฏิบัติงานที่เกี่ยวข้อง ล้วนมีส่วนต่อการแพร่กระจายของกากนิวเคลียร์ที่ปนเปื้อนด้วยสารกัมมันตรังสี ออกสู่สิ่งแวดล้อมทั้งสิ้น คำถามที่ตามมาก็คือ สารกัมมันตรังสีเล็ดรอดสู่สิ่งแวดล้อมได้อย่างไร ?

กากนิวเคลียร์ไปถึงสิ่งแวดล้อมและผู้คนได้อย่างไร
ปัญหาหลักในการจัดการกากนิวเคลียร์ก็คืออายุ(ค่าครึ่งชีวิต ที่ยาวนานของธาตุกัมมันตรังสี ยกตัวอย่างเช่นยูเรเนียม-235 มีครึ่งชีวิต 703.8 ล้านปี นั่นหมายถึงต้องใช้เวลายาวนานถึง 703.8 ล้านปี จึงจะทำให้ไอโซโทปดังกล่าวสลายตัวลดความแรง (ค่ากัมมันตภาพรังสี) เหลือเพียงครึ่งหนึ่งของค่าเริ่มต้น แน่นอนว่า อุณหภูมิและสภาพอากาศ จะไม่ส่งผลทำให้อัตราการสลายตัวนี้เร็วขึ้นยูเรเนียม และผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการสลายตัวของมันเช่น เรเดียม-223 สามารถแพร่กระจายสู่ระบบนิเวศต่างๆ ก่อให้เกิดการปนเปื้อนได้ในวงกว้าง อนุภาคเหล่านี้จะยังคงอยู่ในระบบนิเวศน์นั้นๆ และจะคอยส่งผลกระทบทางรังสีที่เป็นอันตรายเป็นเวลานานถึงสิบเท่าครึ่งชีวิตนั่นหมายถึงระยะเวลาประมาณ 7,038 ล้านปี กากนิวเคลียร์นี้สามารถแพร่กระจายสู่สิ่งแวดล้อมได้ทั้งในภาคพื้นดิน น้ำ และอากาศ เกิดการสะสมอยู่ในแหล่งน้ำเพื่อการอุปโภคบริโภค สะสมในดินที่พืชใช้ในการเจริญเติบโต ท้ายที่สุดไปสะสมอยู่ในตัวมนุษย์อย่างเรา

กากนิวเคลียร์ไปถึงสิ่งแวดล้อมและผู้คนได้อย่างไร
ปัญหาหลักในการจัดการกากนิวเคลียร์ก็คืออายุ(ค่าครึ่งชีวิต ที่ยาวนานของธาตุกัมมันตรังสี ยกตัวอย่างเช่นยูเรเนียม-235 มีครึ่งชีวิต 703.8 ล้านปี นั่นหมายถึงต้องใช้เวลายาวนานถึง 703.8 ล้านปี จึงจะทำให้ไอโซโทปดังกล่าวสลายตัวลดความแรง (ค่ากัมมันตภาพรังสี) เหลือเพียงครึ่งหนึ่งของค่าเริ่มต้น แน่นอนว่า อุณหภูมิและสภาพอากาศ จะไม่ส่งผลทำให้อัตราการสลายตัวนี้เร็วขึ้นยูเรเนียม และผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการสลายตัวของมันเช่น เรเดียม-223 สามารถแพร่กระจายสู่ระบบนิเวศต่างๆ ก่อให้เกิดการปนเปื้อนได้ในวงกว้าง อนุภาคเหล่านี้จะยังคงอยู่ในระบบนิเวศน์นั้นๆ และจะคอยส่งผลกระทบทางรังสีที่เป็นอันตรายเป็นเวลานานถึงสิบเท่าครึ่งชีวิตนั่นหมายถึงระยะเวลาประมาณ 7,038 ล้านปี กากนิวเคลียร์นี้สามารถแพร่กระจายสู่สิ่งแวดล้อมได้ทั้งในภาคพื้นดิน น้ำ และอากาศ เกิดการสะสมอยู่ในแหล่งน้ำเพื่อการอุปโภคบริโภค สะสมในดินที่พืชใช้ในการเจริญเติบโต ท้ายที่สุดไปสะสมอยู่ในตัวมนุษย์อย่างเรา

กากนิวเคลียร์ส่งผลต่อสุขภาพอย่างไร
รังสีจากกากนิวเคลียร์อาจก่อให้เกิดอันตรายต่อผู้คนและระบบนิเวศ ผลกระทบทางรังสีต่อสุขภาพของมนุษย์ ขึ้นอยู่กับการสัมผัสกับรังสี ชนิดของรังสี ปริมาณพลังงานของมัน และระยะเวลาที่เนื้อเยื่อได้รับรังสี ทั้งนี้เซลล์เนื้อเยื่อและอวัยวะที่แตกต่างกัน จะมีปฏิกิริยาตอบสนองต่อรังสีแตกต่างกันไป อย่างไรก็ตามผลของรังสีอาจทำให้ป่วยกะทันหันหรือเสียชีวิตได้หากได้รับรังสีในระดับความแรงรังสีสูง หรือทำให้เกิดอาการเจ็บป่วยเรื้อรังได้ โดยเฉพาะโรคมะเร็ง ที่ถูกเชื่อว่าเป็นผลมาจากการได้รับรังสีในปริมาณน้อย ๆ แต่เป็นระยะเวลานานผลกระทบอย่างอื่น ได้แก่ การบาดเจ็บจากการไหม้ และการเจ็บป่วย นอกจากนี้อาจทำให้เกิดริ้วรอยก่อนวัยหรือถึงขั้นเสียชีวิตได้ ในกรณีหากได้รับรังสีในปริมาณมากการเสียชีวิตมักเกิดขึ้นภายในสองถึงสามเดือน มักพบอาการคลื่นไส้ อ่อนแรง อ่อนเพลีย ผมร่วง ผิวหนังไหม้อาเจียน อาการท้องร่วงและเลือดออก ซึ่งเป็นอาการหลัของความเจ็บป่วยที่เกิดจากรังสี นอกจากนี้ยังส่งผลกระทบทางพันธุกรรม โดยมีความผิดปกติที่มักเกิดขึ้นเช่น ขนาดศีรษะหรือสมองเล็กลงหรือมีรูปทรงผิดปกติดวงตาเจริญเติบโตช้า ปัญญาอ่อน เป็นต้น

จัดการกากนิวเคลียร์อย่างไร
จากข้างต้นจะเห็นว่า แหล่งเชื้อเพลิงหลักที่ใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้าคือ วัสดุนิวเคลียร์ที่ใช้ผลิตกระแสไฟฟ้าหรือที่เรียกว่าเชื้อเพสิ่งนิวเคลียร์ เมื่อเลิกใช้งานแล้ว จะมีสถานะเช่นเดียวกับกากกัมมันตรังสี ซึ่งมีความเป็นอันตรายอย่างยิ่งและจำเป็นต้องมีกระบวนการจัดการที่รัดกุมและเหมาะสม เพื่อลดผลกระทบต่อสุขภาพของมนุษย์ และสิ่งแวดล้อมให้น้อยที่สุด กากกัมมันตรังสี
เป็นปัญหาใหญ่ที่สุดอย่างหนึ่งที่อุตสาหกรรมนิวเคลียร์ต้องเผชิญ สิ่งที่ทำให้เกิดความวิตกกันมากที่สุด คือกากนิวเคลียร์บางส่วนเป็นกากกัมมันตรังสีระดับสูง
(high-level radioactive waste) ที่ สามารถให้ความร้อนออกมา มีผลทำให้เกิดการกัดกร่อนภาชนะบรรจุ และสามารถทำให้คนที่ได้รับรังสีจากกากฯ ดังกล่าวโดยตรงเสียชีวิตได้ภายในเวลาเพียงไม่กี่วัน

อย่างไรก็ตามพลังงานไฟฟ้าที่ได้จากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ก็มีความโดดเด่นในเรื่องพลังงานที่ได้จำนวนมากจากการใช้เชื้อเพลิงเพียงเล็กน้อย ทำให้เกิดของเสียในปริมาณน้อยเมื่อเทียบกับการผลิตไฟฟ้าแบบอื่ นๆอย่างไรก็ตาม แม้ปริมาณของเสียจะมีเพียงเล็กน้อย แต่ของเสียส่วนใหญ่คือ กากกัมมันรังสีและจำเป็นต้องได้รับการจัดการอย่างระมัดระวังเนื่องจากเป็นวัสดุที่อันตรายแนวปฏิบัติที่ทั่วโลกเคยใช้ในการกำจัดกากนิวเคลียร์ได้แก่ การทิ้งกากกัมมันตภาพรังสีในมหาสมุทร ซึ่งได้มีการยกเลิกไปแล้ว ทำให้ในปัจจุบันเหลือเพียงการฝังกากกัมมันตรังสีใต้ดินลึกเท่านั้น อย่างไรก็ตาม การฝังกากฯไม่ได้กระทำได้อย่างง่ายดาย มิใช่เป็นเพียงการนำกากฯ ที่เกิดขึ้นห่อใส่ถุงพลาสติกสีดำแล้วนำไปทิ้งในหลุมฝังเท่านั้น หากแต่ต้องทำการปรับสภาพกากฯ ให้อยู่ในรูปแบบที่แข็งเรงและเหมาะสม ก่อนที่จะทำการฝังกากฯดังกล่าว

บทสรุป
จะเห็นได้ว่าพลังงานนิวเคลียร์ มีสิ่งที่ต้องแลกมาคือกากนิวเคลียร์จากวัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ ที่สามารถส่งผลกระทบต่อมนุษย์และสิ่งแวดล้อม หากแต่การจัดการกากนิวเคลี่ยร์เหล่านั้นอย่างถูกต้อง รัดกุมเป็นไปตามหลักวิชาการและนโยบายด้านความปลอดภัยของประเทศ จะลดผลกระทบนั้นได้ จริงอยู่ที่ประเทศไทยยังไม่มีโรงงานพลังงานนิวเคลียร์ แต่ในอนาคตไม่แน่ ตราบใดที่ปริมาณความต้องการพลังงานยังเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ประกอบกับการสร้างพลังงานทดแทนยังไม่สามารถตอบสนองความต้องการของประชากรโลกได้อย่างเพียงพอ

เอกสารอ้างอิง
Sikander Hayat Arshad Ali, Shahiq Iqbal, Maqbool Sadiq Awan. (2015). Nuclear Waste and Our
Environment. American Journal of Social Science Research, Vol.1, No.2, Jun. 2015.

มันจะดีมากแค่ไหน หากคุณสามารถกาจัดสิ่งปนเปื้อนทั้งหลายออกไปจากสิ่งที่คุณต้องการโดยใช้แม่เหล็กดูดมันออกไปซะ ซึ่งนั่นคือการทาให้สิ่งของที่คุณต้องการเกิดความบริสุทธิ์ ยกตัวอย่าง หากว่าคุณมีทรายอยู่กองหนึ่งที่คุณซื้อมาด้วยราคาเงินแสนแพง เพื่อที่จะนามันมาเป็นส่วนผสมในคอนกรีตสาหรับสร้างบ้านของคุณเอง แต่อยู่มาวันหนึ่งมีคนไปทาเศษผงเหล็กหกใส่ทรายกองแพงนั้น คุณจะแยกเศษผงเหล็กนั้นออกมาจากทรายของคุณอย่างไร? วิธีการแสนง่ายก็คือการนาแม่เหล็กไปดูดเศษผงเหล็กนั้นออกมาโดยที่ทรายจะไม่ถูกดูดขึ้นมาด้วย นั่นเป็นเพราะว่าทรายไม่มีสารแม่เหล็กเป็นองค์ประกอบ
คราวนี้ถ้าเปลี่ยนจากทรายเป็นน้ำ และเปลี่ยนจากผงเหล็กเป็นรังสี หากของสองอย่างนี้ผสมรวมเข้ากันแล้วน้ำนี้จะไม่บริสุทธิ์อีกต่อไป เพราะเนื่องจากว่ามันปนเปื้อนด้วยรังสีเป็นที่เรียบร้อยแล้ว และคงไม่ดีแน่หากจะปล่อยน้ำนี้ทิ้งสู่สิ่งแวดล้อม คาถามก็คือ ถ้าต้องการทำให้น้ำกลับมาบริสุทธิ์อีกครั้ง คุณจะสามารถเอาแม่เหล็กดูดรังสีออกมาจากน้ำได้หรือไม่?

แน่นอนว่าถ้ามีใครมาบอกคุณว่า “แม่เหล็กดูดเหล็กได้” คุณคงจะไม่มีความแปลกใจอะไร แต่หากบอกว่า “แม่เหล็กดูดรังสีได้” คุณก็คงจะเริ่มคิดแล้วว่า มันเป็นไปได้จริงหรือ? รังสีก็น่าจะเป็นพลังงานอย่างหนึ่ง แล้วแม่เหล็กจะสามารถดูดพลังงานได้อย่างไร?
เมื่อไม่นานนี้ ในปี 2019 Ilgook Kim และทีมนักวัจัย ได้ทาการแยกสารรังสี (Cs-137 และ/หรือ Cs+) ออกจากสารละลายน้าได้ โดยใช้แม่เหล็ก [1] ผลจากการวิจัยพบว่า ประสิทธิภาพการแยกสารรังสีออกจากสารละลายน้า มีค่าสูงถึง 90% ในงานวิจัยดังกล่าวใช้วิธีการสะสมในสิ่งมีชีวิต (Bioaccumulation) โดยใช้สาหร่ายขนาดจิ๋ว (Microalgae) เป็นตัวดูดจับสารรังสีที่ละลายอยู่ในน้า แล้วจึงเติมสาร Polyethyleneimine (PEI)-coated magnetic nanoparticles (MNPs) หรือ PEI-MNPs เพื่อให้ไปเกาะที่ผิวของสาหร่าย ดังรูปที่ 3 ซึ่งตอนนี้เปรียบเสมือนว่ามีกลุ่มก้อนของสารรังสีที่มีสารแม่เหล็ก (สาหร่าย+Cs+PEI-MNPs) เป็นองค์ประกอบแล้ว

แน่นอนว่าถ้ามีใครมาบอกคุณว่า “แม่เหล็กดูดเหล็กได้” คุณคงจะไม่มีความแปลกใจอะไร แต่หากบอกว่า “แม่เหล็กดูดรังสีได้” คุณก็คงจะเริ่มคิดแล้วว่า มันเป็นไปได้จริงหรือ? รังสีก็น่าจะเป็นพลังงานอย่างหนึ่ง แล้วแม่เหล็กจะสามารถดูดพลังงานได้อย่างไร?
เมื่อไม่นานนี้ ในปี 2019 Ilgook Kim และทีมนักวัจัย ได้ทำการแยกสารรังสี (Cs-137 และ/หรือ Cs+) ออกจากสารละลายน้ำได้ โดยใช้แม่เหล็ก [1] ผลจากการวิจัยพบว่า ประสิทธิภาพการแยกสารรังสีออกจากสารละลายน ้า มีค่าสูงถึง 90% ในงานวิจัยดังกล่าวใช้วิธีการสะสมในสิ่งมีชีวิต (Bioaccumulation) โดยใช้สาหร่ายขนาดจิ๋ว (Microalgae) เป็นตัวดูดจับสารรังสีที่ละลายอยู่ในน ้า แล้วจึงเติมสาร Polyethyleneimine (PEI)-coated magnetic nanoparticles (MNPs) หรือ PEI-MNPs เพื่อให้ไปเกาะที่ผิวของสาหร่าย ดังรูปที่ 3 ซึ่งตอนนี้เปรียบเสมือนว่ามีกลุ่มก้อนของสารรังสีที่มีสารแม่เหล็ก (สาหร่าย+Cs+PEI-MNPs) เป็นองค์ประกอบแล้วและแน่นอนว่ามันสามารถถูกดูดได้ด้วยแม่เหล็ก จากนั้นจึงใช้แม่เหล็กดูดกลุ่มก้อนรังสีนี้ และจะเห็นภาพของการแยกส่วนกันอย่างชัดเจนระหว่างกลุ่มก่อนรังสีและส่วนที่เป็นน ้าที่ค่อนข้างจะบริสุทธิ์ ดังรูปที่ 4

ผลการวิจัยยังพบอีกว่ามีประด็นเงื่อนไขแวดล้อมอื่นที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพในการแยกสารรังสีนี้ เช่น ความเข้มข้นของ CS ในสารละลาย ค่า pH ของสารละลาย ชนิดของสาหร่าย ปริมาณของไอออนบวกอื่นนอกเหนือไปจากไออนของ Cร (เช่น Kt)อย่างไรก็ตาม ผลของสารรังสีชนิดอื่นต่อประสิทธิภาพการแยกนั้น ยังคงเป็นประเด็นที่จะต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมต่อไป ผลงานวิจัยชิ้นนี้นับว่าเป็นการพัฒนาขั้นตอนวิธีการแยกสารรังสีออกจากน้ำ และอาจเรียกได้ว่าเป็นงานวิจัยรักษ์โลก เพราะเนื่องจากว่าใช้วิธีการแยกสารรังสีที่แตกต่างจากกรรมวิธีโดยทั่วไปที่ใช้วิธีการตกตะกอนทางเคมีและการแลกเปลี่ยนไอออนเพื่อแยกสารรรังสีออกจากสารละลายน้ำ นอกจากนี้หากเปรียบเทียบกันแล้ว จะพบว่ากรรมวิธีในงานวิจัยนี้มีต้นทุนที่ต่ำกว่า และยังมีขั้นตอนวิธีการที่ง่ายกว่าอย่างแน่นอนสรุปก็คือ เราสามารถดูดรังสีโดยใช้แม่เหล็กได้ แต่ใช่ว่าจะทำการดูดรังสีนั้นโดยตรง หากแต่เป็นการทำให้เกิดกลุ่มก้อนของรังสีและทำให้กลุ่มก้อนนั้นมีสารแม่เหล็กเป็นองค์ประกอบ แล้วจึงดูดกลุ่มก้อนดังกล่าวนั้นโดยใช้แม่เหล็ก นั่นเอง

เอกสารอ้างอิง
[1] 1. Kim, H.-M. Yang, C.W. Park, I.-H. Yoon, B.-K. Seo, E.-K. Kim, B.-G. Ryu, Removal of radioactivecesium from an aqueous solution via bioaccumulation by microalgae and magnetic separation,Scientific Reports 9 (2019) 10149.

การขจัดกากกัมมันตรังสีคือการทิ้งขยะ ?
เมื่อพูดถึงการขจัดกากกัมมันตรังสี ภาพจินตนาการแรกที่เกิดขึ้นในหัวของหลายท่านก็คงจะเป็นการนากากกัมมันตรังสีไปทิ้งหรือขุดหลุมฝังไว้ในที่ไหนซักแห่งเป็นแน่ บทความนี้กาลังจะบอกว่าท่านคิดถูกแล้ว จากนั้นหลายท่านก็คงจะคิดต่อไปอีกว่า ถ้าทาเช่นนั้นกากกัมมันตรังสีก็จะแพร่กระจายออกสู่สิ่งแวดล้อม ผู้คนจะได้รับอันตรายจากสารพิษเหล่านั้นเป็นแน่แท้ จากนั้นจะมีข้อโต้แย้งต่างๆ เกิดขึ้นตามมา จนในท้ายที่สุดนาไปสู่การไม่ยอมรับการขจัดกากกัมมันตรังสี ของประชาชน อาจถึงขั้นมีการออกมาชูป้ายประท้วงที่ก็เห็นได้บ่อยครั้ง

บทความนี้ต้องการจะฉายภาพให้ทุกท่านได้เห็นว่าการขจัดกากกัมมันตรังสีแท้จริงแล้วไม่ได้กระทาได้อย่างง่ายดาย ไม่ใช่เป็นแค่การขุดหลุมแล้วโยนกากกัมมันตรีงสีลงไปแล้วทาการกลบทับเพียงเท่านั้น แต่มีขั้นตอนวิธีการที่ซับซ้อนมากไปกว่านั้น จนทาให้มั่นใจได้ว่ากากกัมมันตรังสีที่จะถูกนาไปทิ้งนั้นจะไม่แพร่กระจายออกสู่สิ่งแวดล้อมจนส่งผลกระทบร้ายแรงต่อสิ่งมีชีวิตอย่างแน่นอน
ก่อนอื่นต้องบอกก่อนว่าวิธีการขจัดกากกัมมันตรังสีมีหลายวิธีด้วยกัน ตัวแปรที่จะเป็นตัวกาหนดรูปแบบวิธีการขจัดกากฯ ก็คือ คุณลักษณะของกากฯ เช่น ค่ากัมมันตภาพ ค่าครึ่งชีวิต ซึ่งมีการระบุเป็นแนวทางไว้ในตาราของทบวงการพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ (International Atomic Energy Agency หรือ IAEA) [1] และเพื่อให้การดาเนินการขจัดกากฯ เป็นไปอย่างถูกต้องและเหมาะสม IAEA ได้กาหนดเกณฑ์สาหรับการดาเนินการนี้ไว้ด้วยเช่นกัน [2]
ก่อนที่จะเริ่มดาเนินการขจัดกากฯ นั้น ไม่ใช่เรื่องง่าย โดยมีขั้นตอนอยู่ก่อนหน้า แบ่งเป็น 3 ส่วน คือ การหาสถานที่เพื่อการขจัดกากฯ การเตรียมกากฯ ที่พร้อมจะนาไปฝัง และการออกแบบหลุมฝัง ในส่วนของการหาสถานที่นั้นไม่ใช่เป็นเพียงแค่การหาพื้นที่ที่ว่างเปล่าเพื่อขุดหลุมฝังกากฯ เพียงเท่านั้น แต่จะต้องมีการคานึงถึงความเหมาะสมของพื้นที่ในประเด็นด้านต่างๆ เช่น ธรณีวิทยา อุทกธรณีวิทยา ธรณีเคมี ธรณีแปรสัณฐานและแผ่นดินไหว กระบวนการพื้นผิว อุตุนิยมวิทยา เหตุการณ์จากกิจกรรมของมนุษย์ การขนส่งกากกัมมันตรังสี การใช้ที่ดิน
การกระจายตัวของประชากร การพิทักษ์สิ่งแวดล้อม [3] การจะได้มาซึ่งข้อมูลต่างๆ เหล่านี้ไม่ใช่เรื่องง่าย ต้องใช้เวลาหลายปีเพื่อทาการศึกษา สารวจ และวิจัย สำหรับการเตรียมกากฯ ที่จะนาไปฝังนั้น ไม่ใช่เป็นเพียงการบรรจุในถุงขยะสีดาแล้วโยนทิ้งลงหลุมไปเหมือนขยะทั่วไป หากแต่มีการจัดเตรียมไว้ในรูปแบบที่เหมาะสม โดยมีการบาบัด ปรับสภาพให้อยู่ในรูปแบบที่มีความเสถียร บรรจุในภาชนะที่มีความคงทน (เช่น ถังเหล็ก) ยกตัวอย่างดังรูปที่ 2 อีกทั้งยังมีการคานวณโอกาสที่จะมีการรั่วไหลของกากฯ ออกนอกสิ่งบรรจุด้วย เพื่อให้มั่นใจได้ว่าจะไม่ส่งผล
กระทบต่อทั้งประชาชนและสิ่งแวดล้อมในภายภาคหน้า

ในบทความนี้จะกล่าวถึงเฉพาะส่วนของการออกแบบหลุมฝังเพียงเท่านั้น และจะยกตัวอย่างเพียงแค่การออกแบบสถานขจัดกากฯ สาหรับกากฯ ที่มีระดับค่ากัมมันตภาพต่ำมาก
(Very low-level radioactive waste) ดังรูปที่ 3 เป็นการออกแบบสถานที่ฝังกากฯ ที่ได้รับจากการดาเนินงานและการรื้อถอนของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ของประเทศลิทัวเนีย (Lithuania) โดยมีปริมาณมากถึง 60,000 m3 [5] สาหรับแนวคิดการออกแบบประกอบด้วยชั้นป้องกันที่หลากหลาย ดังนี้
• คอนกรีตเสริมเหล็ก (Reinforced concrete) : แผ่นคอนกรีตเสริมเหล็กจะถูกใช้เพื่อเป็นรากฐานที่จะป้องกันผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นจากการเกิดน้าท่วม เพื่อการรองรับหีบห่อที่บรรจุกากฯ หรือที่รวมเรียกว่าผลิตภัณฑ์กากฯ รวมถึงเพื่อทาให้เกิดความทนต่อการเคลื่อนไหวของพื้นดินที่อาจจะเกิดขึ้นได้
• วัสดุดูดซึม (Sorbing material) : ในการออกแบบนี้จะใช้ทรายเป็นวัสดุดูดซึม เพื่อเติมเต็มช่องว่างระหว่างหีบห่อบรรจุกากฯ ทั้งนี้ทรายจะเป็นตัวช่วยให้เกิดมั่นคงของกากกัมมันตรังสี และยังทาหน้าที่เป็นตัวดูดซับสารกัมมันตรังสีที่อาจจะรั่วไหลออกมาในอนาคต
• ชั้นเรียบ (Smoothing layer) : เป็นชั้นที่จะประกอบด้วยทรายและก้อนกรวด ซึ่งจะทาให้ความหยาบของพื้นผิวของการฝังกลบลดน้อยลง และจะเป็นรากฐานที่มั่นคงให้กับชั้นอื่นๆ ที่อยู่ด้านบน
• ชั้นเบนโทไนต์ (Bentonite layer) : เป็นชั้นที่อยู่ถัดขึ้นมาจาก Smoothing layer ซึ่งเป็นการคลุมด้วยแผ่น Bentonite ซึ่งจะช่วยป้องกันการซึมผ่านของฝน หิมะ หรือลูกเห็บที่ตกลงมา นอกจากนี้ยังจะมีแผ่นฟิล์ม HDPE คลุมทับอีกชั้นเพื่อเป็นการป้องกันชั้นเบนโทไนต์นี้อีกด้วย
• ชั้นป้องกันด้านบน (Top protective layer) : ชั้นนี้ถูกออกแบบมาเพื่อป้องกันรังสีก่อประจุ (ionizing radiation) จากกากฯ และเพื่อป้องกันการทิ่มแทงของรากพืช ป้องกันการรุกรานของสัตว์ รวมถึงการป้องกันจากเหตุการณ์ฉุกเฉินภายนอกที่อาจเกิดขึ้น และเพื่อทนต่อฝน หิมะ หรือลูกเห็บที่ตกลงมาอย่างหนัก ซึ่งปัจจัยเหล่านี้มีส่วนทาให้เกิดการกัดเซาะของชั้นผิวหน้าของสถานขจัดกากฯ โดยสามารถหลีกเลี่ยงไม่ให้เกิดขึ้นได้โดยการปลูกพืชยืนต้นที่มีการเจริญเติบโตต่า (Low growing perennial plants) บนพื้นผิวหน้า ชั้นป้องกันด้านบนนี้จะประกอบด้วยชั้นระบายน้า (Drainage layer) ที่ประกอบด้วยก้อนกรวด และชั้นของแผ่นใยสังเคราะห์ (Geotextile)
• ชั้นปกคลุม : ประกอบด้วยชั้นของวัสดุธรรมชาติ (natural material layer) และชั้นของดินและพืช (Soil and plants layer) ชั้นของวัสดุธรรมชาติ ประกอบด้วยดินในท้องที่นั้น ส่วนชั้นของดินและพืชจะประกอบด้วยพื้นดินที่ปกคลุมไปด้วยพืชยืนต้นที่กล่าวในข้างต้นซึ่งจะต้องได้รับการดูแลอย่างเหมาะสม เช่น การตัด และกาจัดพืชอื่นที่ไม่เกี่ยวข้องออกไป

จากขั้นตอนและระบบโครงสร้างที่ได้หยิบยกมาเป็นตัวอย่าง จะเห็นแล้วว่าการขจัดกากฯ ไม่ใช่เรื่องง่าย ต้องมีการออกแบบชั้นป้องกันที่หลายลาดับชั้น อย่างไรก็ตาม นี่เป็นเพียงการยกตัวอย่างการออกแบบสถานขจัดกากฯ ที่มีระดับค่ากัมมันตภาพต่ามาก เท่านั้น กากฯ ประเภทอื่นที่มีระดับค่ากัมมันตภาพที่สูงขึ้น จะมีระบบป้องกันและรูปแบบโครงสร้างที่แตกต่างออกไป รวมถึงระดับความลึกของการฝังก็จะยิ่งเพิ่มขึ้นไปตามระดับกัมมันตภาพของกากฯ ที่เพิ่มขึ้น
ถึงตอนนี้ท่านคงจะเห็นแล้วว่า การขจัดกากฯ เป็นอย่างไร ต่างจากการทิ้งขยะทั่วไปหรือไม่ ท่านคงจะมีคาตอบอยู่ในใจของท่านแล้ว หวังเป็นอย่างยิ่งว่า บทความนี้จะช่วยให้ตัวท่านเองและประชาชนทั่วไปได้รับรู้และเข้าใจถึงการขจัดกากฯ ที่ถูกต้อง การมีความเข้าใจอย่างถูกต้องของประชาชนนั้นเป็นสิ่งที่จะช่วยลดแรงต่อต้านการขจัดกากฯ และจะทาให้ประชาชนพร้อมที่จะเปิดใจรับฟังและยอมรับมันด้วยความเข้าใจและเหตุผล จริงอยู่ที่ประเทศไทยของเรายังไม่มีการดาเนินการขจัดกากฯ เพราะเนื่องจากว่าเรายังคงมีสถานที่จัดเก็บที่เพียงพอ และกากฯ ที่มีอยู่นั้นส่วนใหญ่ถูกจัดอยู่ในกลุ่มที่มีระดับค่ากัมมันตภาพต่าถึงต่ามาก จึงสามารถที่จะจัดเก็บไว้บนภาคพื้นดินได้อย่างที่เรียกได้ว่าค่อนข้างปลอดภัย อย่างไรก็ตาม การใช้ประโยชน์จากสารรังสียังคงไม่มีทีท่าว่าจะลดลง ในทางกลับกันมีแน้วโน้มที่จะเพิ่มขึ้นทุกปี ดังนั้น จึงปฏิเสธไม่ได้ว่าในอนาคต 20 ถึง 30 ปีข้างหน้า สถานที่จัดเก็บกากฯ จะไม่เพียงพอ แน่นอนว่าหากวันนั้นมาถึง มีความเป็นไปได้ที่การดาเนินการขจัดกากฯ จะถูกนามาใช้เพื่อแก้ปัญญาระดับชาตินี้ อย่างแน่นอน

เอกสารอ้างอิง
[1] Classification of Radioactive Waste, INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY, Vienna, 2009.
[2] Disposal of Radioactive Waste, INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY, Vienna, 2011.
[3]Near Surface Disposal Facilities for Radioactive Waste, INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY, Vienna, 2014.
[4] M. Ojovan, Handbook of Advanced Radioactive Waste Conditioning Technologies, (2011).
[5] P. Poškas, R. Kilda, A. Šimonis, H. Jouhara, R. Poškas, Disposal of very low-level radioactive waste: Lithuanian case on the approach and long-term safety aspects, Science of The Total Environment 667 (2019) 464-474.

การบำบัดรักษาโรคโดยใช้รังสีรักษา (radiotherapy) มีหลากหลายวิธีการ รังสีรักษาระยะใกล้ (brachytherapy) เป็นอีกวิธีหนึ่งที่นิยมใช้ ซึ่งมีลักษณะการทำงานโดยทั่วไป คือการนำวัสดุกัมมันตรังสีวางหรือสอดใส่ใกล้ชิดกับบริเวณที่ต้องการรักษา การทำ brachytherapy มีทั้งการใส่ไว้โดยถาวร (permanent implant) หรือนำวัสดุกัมมันตรังสีออกเมื่อเสร็จงาน (temporary implant) วัสดุกัมมันตรังสีที่ใช้ในงานมักเป็นต้นกำเนิดรังสีปิดผนึก (sealed source) เช่น เรเดียม-226 (Ra-226) ซีเซียม-137(Cs-137) อิริเดียม-192 (Ir-192) โคบอลต์ (Co-60) และ ไอโอดีน-125 (I-125) เป็นต้น หากแบ่งตามการแผ่รังสีของวัสดุกัมมันตรังสีแล้วอาจแบ่งได้เป็น 4 ประเภท คือ 1. high dose rate (HDR) ซึ่งให้ dose rate มากกว่า 12 เกรย์ต่อชั่วโมง 2. medium dose rate (MDR) ซึ่งให้ dose rate 2-12 เกรย์ต่อชั่วโมง 3. low dose rate (LDR) ซึ่งให้ dose rate 0.4-2 เกรย์ต่อชั่วโมง 4. ultra low dose rate ซึ่งให้ dose rate 0.01-0.3 เกรย์ต่อชั่วโมง

ในทางเทคนิค การทำ brachytherapy มีหลายประเภทเช่น การใช้วัสดุกัมมันตรังสีวางไว้ชิดกับบริเวณที่รักษา (surface mold) การสอดใส่วัสดุกัมมันตรังสีใน hollow organ (intraluminal) การฝังวัสดุกัมมันตรังสีในเนื้อเยื่อ (interstitial) และการทำ brachytherapy ระหว่างการผ่าตัด (intra operation) เป็นต้น แต่ที่จะกล่าวถึงคือการใช้วัสดุกัมมันตรังสีแท่ง cesium-137(Cs-137) สอดใส่หรือฝังในบริเวณที่เป็นโรคโดยตรง (hot loading) เนื่องจาก Cs-137 เป็นวัสดุกัมมันตรังสีที่มีครึ่งชีวิตประมาณ 30 ปี ให้รังสีประเภทอนุภาคบีตาที่พลังงาน 0.511 MeV และรังสีประเภทคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแกมมาที่พลังงาน 0.661 MeV ค่ากัมมันตภาพรังสีแกมมาคงที่ ที่ระยะห่าง 1 เมตร จาก Cs-137 1 Ci มีค่าเท่ากับ 330 mR/hr

เมื่อต้นกำเนิดรังสีนั้นหมดประโยชน์ หรือต้องการยกเลิกการใช้งาน จำเป็นต้องมีการจัดการกับต้นกำเนิดรังสีเหล่านี้ให้ถูกต้อง ปลอดภัย และเป็นไปตามกฎหมาย คือผู้ครอบครองวัสดุกัมมันตรังสีต้องเป็นผู้รับผิดชอบ และเสียค่าใช้จ่ายในการจัดการกากกัมมันตรังสีที่เกิดขึ้น หรืออาจดำเนินการส่งคืนต้นกำเนิดรังสีกลับไปยังผู้ผลิต หรือขอคำแนะนำจากสำนักงานปรมาณูเพื่อสันติ

การดำเนินงานบรรจุหีบห่อและขนส่งกากต้นกำเนิดรังสีปิดผนึกซีเซียม-137

ศูนย์จัดการกากกัมมันตรังสี สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) ได้ให้บริการจัดการกากกัมมันตรังสี

รวมทั้งการบริการขนส่งกากกัมมันตรังสีให้แก่หน่วยงานต่าง ๆ

หน่วยรังสีรักษาโรงพยาบาลศรีนครินทร์ คณะแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น ซึ่งมีการใช้วิธีการบำบัดรักษาแบบ brachytherapy โดยใช้แร่ Cs-137 มาเป็นระยะเวลากว่า 30 ปี นั้น ได้ขอยกเลิกการใช้งานวัสดุกัมมันตรังสีดังกล่าว

การดำเนินการจัดการกากกัมมันตรังสีนั้น หน่วยรังสีรักษาโรงพยาบาลศรีนครินทร์ได้รับคำแนะนำจากสำนักงานปรมาณูเพื่อสันติให้ส่งแร่ Cs-137 เป็นกากกัมมันตรังสี มายังสถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) ซึ่งในครั้งนี้ศูนย์จัดการกากกัมมันตรังสีได้ให้บริการแบบครบวงจร คือ ศูนย์จัดการกากกัมมันตรังสีได้ทำการบรรจุหีบห่อและขนส่งกากต้นกำเนิดรังสีปิดผนึกซีเซียม-137 จำนวนทั้งสิ้น 71 ชิ้น โดยเจ้าหน้าที่ของศูนย์จัดการกากกัมมันตรังสีได้เดินทางไปปฏิบัติการให้บริการเมื่อวันที่ 23-25 กรกฎาคม 2551 โดยมีขั้นตอนการดำเนินงานดังต่อไปนี้

1.ตรวจวัดระดับรังสีและนับจำนวน Cs-137 sources ทั้งหมดที่ถูกเก็บไว้ในตู้นิรภัย ดังรูปที่ 1 และ 2

2.นำถ้ำตะกั่วเพื่อมาเป็นภาชนะบรรจุ และทำการเปลี่ยนถ่าย Cs-137 ที่อยู่ในตู้นิรภัยลงในถ้ำตะกั่ว ดังรูปที่ 3 และ 4

3.ปิดล็อกฝาถ้ำตะกั่วตรวจวัดระดับรังสีและติดฉลากทางรังสีที่ภาชนะบรรจุ ดังรูปที่ 5

4.ตรวจวัดที่ตู้นิรภัยไม่มีซีเซียม-137 ตกค้าง ดังรูปที่ 6

5.นำถ้ำตะกั่วที่บรรจุ Cs-137 ขึ้นรถขนส่งกากกัมมันตรังสีของ สทน. โดยตรึงถ้ำตะกั่วยึดเข้ากับตัวรถ และตรวจวัดความแรงรังสีโดยรอบตัวรถพร้อมทำการติดฉลากป้ายขนส่งวัสดุกัมมันตรังสีดังรูปที่ 7 และ 8

6.ขนส่งกากกัมมันตรังสีจากมหาวิทยาลัยขอนแก่นมายังสถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ(องค์การมหาชน) กรุงเทพมหานคร

กิตติกรรมประกาศ

การดำเนินการในครั้งนี้ได้รับความร่วมมือจากเจ้าหน้าที่ของสำนักกำกับดูแลความปลอดภัยทางรังสี สำนักงานปรมาณูเพื่อสันติในการตรวจวัดระดับรังสีและนับจำนวนเม็ด Cs-137 source ทั้งหมด ทำให้การปฏิบัติงานครั้งนี้สำเร็จลุล่วงเป็นอย่างดี จึงขอขอบพระคุณเจ้าหน้าที่สำนักกำกับดูแลความปลอดภัยทางรังสี สำนักงานปรมาณูเพื่อสันติ มา ณ โอกาสนี้

1. 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)

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 (%)

3. เอกสารอ้างอิง (Referrences)

1. IAEA, “ Manual on Decontamination of Surface”, Safety Series No.48, International Atomic Energy Agency, Vienna, 1979
2. 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.
3. Shimooka Kenji, “Decontamination Monitoring and Decontamination Method”, Nuclear Technology and Education Center, Japan Atomic Research Institute, Tokai mura, 1998.

1. 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

2. การเฝ้าตรวจการเปื้อนสารกัมมันตรังสีที่พื้นผิว (Monitoring of Surface Contamination)

สิ่งที่สำคัญในการตรวจวัดการเปื้อนสารกัมมันตรังสีที่พื้นผิวนั้น ขึ้นอยู่กับ 2 ปัจจัยหลัก คือ เครื่องมือตรวจวัดที่เหมาะสม และเทคนิคในการตรวจวัด ซึ่งผู้ตรวจวัดต้องพิจารณาเลือกใช้เครื่องมือ และมีเทคนิคการตรวจวัด ซึ่งจะขึ้นอยู่กับ

• ลักษณะ หรือชนิดของการเปื้อนสารกัมมันตรังสี
• ระดับของรังสี หรือความเข้มข้นของสารกัมมันตรังสี
• บริเวณที่เปื้อน (physical location) การตรวจวัดการเปื้อนสารกัมมันตรังสีที่พื้นผิว แบ่งเป็น 2 แบบ คือ

2.1 การตรวจวัดโดยตรง (Direct Measurement)

วิธีนี้เป็นวิธีที่ง่าย และสะดวกที่สุดในการตรวจวัดการเปื้อนสารกัมมันตรังสี เหมาะสำหรับพื้นที่ที่มีรังสีต่ำ (low radiation field) หรือไม่มีการรบกวนจากต้นกำเนิดรังสี

เทคนิคในการตรวจวัดโดยตรง มีดังนี้

• เลือกใช้เครื่องตรวจวัดรังสี และหัววัดรังสีที่เหมาะสม
• แน่ใจว่าเครื่องตรวจวัดรังสีใช้งานได้ โดยก่อนใช้ต้องตรวจสอบกับต้นกำเนิดรังสี (checking source) ก่อน
• ตรวจวัดรังสีพื้นหลัง (background radiation) ก่อนทุกครั้ง
• ระยะห่างของหัววัดกับพื้นผิว ที่เหมาะสม

หมายเหตุ: ระยะห่างของหัววัดรังสีกับพื้นผิว:

แอลฟา ไม่ควรเกิน 0.5 cm.
บีตา-แกมมา ควร 2.5-5.0 cm.

การเลือกใช้เครื่องมือตรวจวัด

• สารกัมมันตรังสีที่แผ่รังสีแอลฟา เลือกใช้หัววัดรังสีแอลฟา ดังต่อไปนี้
  – scintillation detectors
  – proportional counter with very thin window
• สารกัมมันตรังสีที่แผ่รังสีบีตา/แกมมา เลือกใช้หัววัดรังสีบีตา/แกมมา ดังต่อไปนี้
  – GM probe
  – scintillation detectors

หน่วยวัดการเปื้อนสารกัมมันตรังสีได้แก่ ค่ากัมมันตภาพรังสีต่อหน่วยพื้นที่ Bq/cm2 สูตรคำนวณการเปื้อนสารกัมมันตรังสี จากการตรวจวัดโดยตรง

C = contamination level (Bq/cm2)
N = net count rate ( cps)
S = area of probe (cm2)
E = detection efficiency

2.2 การตรวจวัดโดยอ้อม (Indirect Measurement)

การตรวจวัดโดยอ้อม จะใช้เมื่อสถานการณ์ไม่เหมาะสม หรือไม่เอื้ออำนวยในการตรวจวัดโดยตรง เช่น

• การรบกวนจากรังสีอื่น หรือสถานที่ที่มี background สูง
• รูปร่างลักษณะไม่เหมาะสมในการตรวจวัด (geometry is unsuitable)
• การเปื้อนสารกัมมันตรังสีที่ให้รังสีบีตาพลังงานต่ำ เช่น 3H 14C
• บริเวณพื้นที่แคบเกินไป หัววัดรังสีไม่สามารถเข้าไปตรวจวัดได้
• การเปื้อนสารกัมมันตรังสีที่การตรวจวัดโดยตรงอาจวัดได้ต่ำกว่า เนื่องจากการเกิด self absorption effects
• ใช้การตรวจวัดโดยอ้อมประเมินว่าเป็นการเปรอะเปื้อนแบบฝังแน่น (fixed contamination) หรือแบบชำระล้างได้ง่าย (removable contamination)

เทคนิคการตรวจวัดโดยอ้อมมีดังนี้

การตรวจวัดโดยอ้อมทำโดยใช้วัสดุที่ดูดซับของเหลวได้ดีเช่น กระดาษกรอง หรือกระดาษซับ มาเช็ด (wiping) พื้นผิว หรือพื้นที่ ที่เปื้อนสารกัมมันตรังสีแบบไม่ฝังแน่น (non-fixed contamination) โดยทั่วไป อาจจะเช็ดให้ได้พื้นที่ประมาณ 100 ตารางเซนติเมตร ซึ่งวิธีนี้เรียกว่า smear test

สูตรคำนวณการเปื้อนสารกัมมันตรังสี จากการตรวจวัดโดยอ้อม

3. เอกสารอ้างอิง (Referrences)

1. IAEA, “ Manual on Decontamination of Surface”, Safety Series No.48, International Atomic Energy Agency, Vienna, 1979
2. 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.
3. Shimooka Kenji, “Decontamination Monitoring and Decontamination Method”, Nuclear Technology and Education Center, Japan Atomic Research Institute, Tokai mura, 1998.

นันทวรรณ ยะอนันต์
ศูนย์จัดการกากกัมมันตรังสี
สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน)

1. บทนำ
การใช้ประโยชน์จากวัสดุกัมมันตรังสีและพลังงานปรมาณูในกิจการต่าง ๆ เช่น การแพทย์ อุตสาหกรรม การเกษตร วิจัย พัฒนา และอื่น ๆ ไม่สามารถหลีกเลี่ยงการเกิดขยะหรือของเสียเปรอะเปื้อนทางรังสี หรือวัสดุกัมมันตรังสีที่เลิกใช้แล้ว สิ่งเหล่านี้รวมเรียกโดยทั่วไปว่า “กากกัมมันตรังสี”

นิยามของกากกัมมันตรังสีตามกฎกระทรวงหลักเกณฑ์และวิธีการจัดการกากกัมมันตรังสี พ.ศ.๒๕๔๖ กำหนดว่า “กากกัมมันตรังสี” หมายถึงวัสดุในรูปของแข็ง ของเหลว หรือแก๊ส ที่เป็นวัสดุกัมมันตรังสี หรือประกอบ หรือปนเปื้อนด้วยวัสดุกัมมันตรังสี ที่มีค่ากัมมันตภาพต่อปริมาณหรือกัมมันตภาพรวมสูงกว่าเกณฑ์ปลอดภัยที่กำหนดโดยคณะกรรมการ และผู้ครอบครองวัสดุนั้นไม่ประสงค์จะใช้งานอีกต่อไป และให้หมายความรวมถึงวัสดุอื่นใดที่คณะกรรมการกำหนดให้เป็นกากกัมมันตรังสี [1]

การจัดการกากกัมมันตรังสี (Radioactive Waste Management) เป็นการดำเนินการในทุกขั้นตอนซึ่งเกี่ยวข้องกับ การรวบรวม การคัดแยก การจำแนก การเก็บพักกากก่อนการบำบัด การขนส่ง การบำบัด การแปรสภาพ การเก็บรักษาชั่วคราว และขั้นสุดท้าย การขจัดทิ้งกากกัมมันตรังสีแบบถาวร

ในการจัดการกากกัมมันตรังสีมีวัตถุประสงค์ คือ เพื่อป้องกันอันตรายทางรังสีซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อมทั้งในปัจจุบันและอนาคต รวมทั้งต้องไม่ผลักภาระให้อนุชนรุ่นหลัง
เนื่องจากเนื้อหาบทความค่อนข้างยาว สำหรับหัวข้อที่ 2 ถึง 5 ในที่นี้จึงจะได้แสดงเพียงหัวข้อไว้ให้เห็นภาพรวมก่อน สำหรับรายละเอียดในแต่ละหัวข้อจะได้แยกอธิบายไว้เป็นตอน ๆ คือในตอนที่ 2 จนถึง ตอนที่ 5 ตามลำดับ

2. หลักการพื้นฐานในการจัดการกากกัมมันตรังสี

หลักการพิทักษ์สุขภาพมนุษย์
หลักการพิทักษ์สิ่งแวดล้อม
หลักการป้องกันมิให้เกิดผลกระทบต่อประเทศเพื่อนบ้าน
หลักการพิทักษ์มนุษยชนรุ่นหลัง
ไม่ผลักภาระให้อนุชนรุ่นหลัง
จัดให้มีหน่วยงานกำกับดูแล และกฎหมายให้ชัดเจน
การควบคุมการเกิดกากกัมมันตรังสีให้มีน้อยที่สุด
ความสัมพันธ์ของผู้ก่อให้เกิดกากและผู้จัดการกาก
ความปลอดภัยในสถานปฏิบัติการจัดการกากกัมมันตรังสี

3. การจำแนกชนิดของกากแบบสากล

3.1 Very Short Lived Waste (VSLW) 
3.2 Very Low Level Waste (VLLW)
3.3 Low Level Waste (LLW) 
3.4 Intermediate Level Waste (ILW) 
3.5 Spent Nuclear Fuel and High-Level Waste (SNF and HLW)

3.6  Disused Sealed Radiation Source (DSRS)
3.7 NORM (Naturally Occurring Radioactive Material), mining and milling waste

4. แหล่งกำเนิดของกากกัมมันตรังสี

4.1 กากกัมมันตรังสีจากวัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์

-กากกัมมันตรังสีจากการทำเหมืองแร่ยูเรเนียม
-กากกัมมันตรังสีจากการแต่งแร่ยูเรเนียม
-กากกัมมันตรังสีจากกระบวนการทำยูเรเนียมให้บริสุทธิ์
-กากกัมมันตรังสีจากการประดิษฐ์แท่งเชื้อเพลิงนิวเคลียร์
-กากกัมมันตรังสีจากการเดินเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณู
-กากกัมมันตรังสีจากกระบวนการสกัดแท่งเชื้อเพลิงที่ใช้แล้ว

4.2 กากกัมมันตรังสีจากการประยุกต์ใช้ประโยชน์วัสดุกัมมันตรังสี

-กากกัมมันตรังสีจากศูนย์วิจัยและสถาบันการศึกษา
-กากกัมมันตรังสีที่มาจากการใช้งานทางการแพทย์
-กากกัมมันตรังสีจากโรงงานอุตสาหกรรม
-กากกัมมันตรังสีจากการใช้งานทางการเกษตร

5. ขั้นตอนพื้นฐานการจัดการกากกัมมันตรังสี

มีหลักการร่วมกัน3 ประการ คือ

1)  การทำให้เข้มข้นแล้วเก็บรวบรวม
2)  การทำให้เจือจางแล้วระบายทิ้ง
3) การเก็บทอดระยะเวลา และปล่อยให้วัสดุกัมมันตรังสีสลายไปเอง

ขั้นตอนพื้นฐานในการจัดการกากกัมมันตรังสีมีดังต่อไปนี้

5.1 การควบคุมให้มีกากกัมมันตรังสี เกิดขึ้นน้อยที่สุด

– การลดปริมาณกากที่เกิดขึ้น
-การแปลงรูปเพื่อใช้ใหม่ และการใช้ซ้ำ

5.2 การคัดแยกกาก
5.3 ก่อนการบำบัด
5.4 การบำบัดกาก
5.5 การแปรสภาพกาก
5.6. การเก็บรักษากากชั่วคราว

การเก็บกากที่แปรสภาพแล้ว
การจำแนกสถานที่เก็บกากที่แปรสภาพแล้ว แบ่งได้เป็น 3 แบบดังนี้

1. การเก็บใต้พื้นผิวดิน
2. การเก็บบนพื้นดิน
3. การเก็บภายในอาคาร

5.7 การขจัด/ทิ้ง กากกัมมันตรังสีแบบถาวร
มาตรฐานความปลอดภัยสำหรับการเก็บ/ทิ้งกากแบบถาวร[6]
แนวความคิดในการเก็บทิ้งกากแบบถาวร

5.7.1. การฝังกากใต้ดินตื้น
5.7.2 การฝังใต้ดินลึกในโครงสร้างทางธรณีวิทยา
5.7.3. การฝังในหลุมแบบ Borehole Disposal

6. เอกสารอ้างอิง

[1] กฏกระทรวงวิทยาศาสตร์ฯ    “กำหนดหลักเกณฑ์ และวิธีการจัดการกากกัมมันตรังสี “ราชกิจจานุเบกษา เล่ม ๑๒o ตอนที่ ๒๗ ก, 2546 หน้า 25-29
[2] IAEA, Safety Series No.111-F “The principles of Radioactive Waste Management”, International Atomic Energy Agency, Vienna, Austria, 1995.
[3]   IAEA, “Classification of Radioactive Waste, DS390, IAEA, Vienna, Austria, 2007.
[4]   IAEA,  “Geological Disposal of High Level Radioactive Waste, International Atomic Energy
Agency,  Vienna, Austria, WS-R-4 ,2006.
[5] IAEA, Technical Report Series No.652, “Minimization and Segregation of Radioactive Wastes”,  International Atomic Energy Agency, Vienna, Austria, 1992.
[6]  IAEA, Technical Report Series No.349, “Report on Radioactive Waste Disposal”, International Atomic Energy Agency,  Vienna, Austria, 1995.
[7] Potier Jan-Marie, “ Issues and Trends in Radioactive Waste Management & Decommissioning: an IAEA perspective”, FNCA Workshop on Radioactive Waste Management, Bangkok, 2007.

2. หลักการพื้นฐานในการจัดการกากกัมมันตรังสี (Fundamental Principles of Radioactive Waste Management)

การจัดการกากกัมมันตรังสี มิได้หมายถึงการทำลายวัสดุกัมมันตรังสีให้หมดสิ้นไป เพราะวิธีทางเคมี ฟิสิกส์สามัญ ไม่สามารถทำลายกัมมันตภาพรังสีได้ ปัจจุบันวิธีทางนิวเคลียร์ซึ่งยุ่งยากและสิ้นเปลือง ยังไม่สามารถนำมาใช้ได้ จะมีก็แต่กระบวนการสลายตามธรรมชาติของวัสดุกัมมันตรังสีเท่านั้น ดังนั้นการจัดการกากกัมมันตรังสีจะต้องมีการวางมาตรการเพื่อความปลอดภัย หรือมีข้อกำหนดในการป้องกันอันตรายทางรังสี ที่อาจเกิดขึ้นแก่ประชาชนและสิ่งแวดล้อมในเบื้องต้น ทั้งนี้หากเกิดมีความผิดพลาดอันมีสาเหตุมาจากไม่มีการวางแผนหรือเตรียมการด้านจัดการกากกัมมันตรังสีมาก่อน จะเกิดการเสียหายขึ้นในภายหลัง  หลักการพื้นฐานที่สำคัญในการจัดการกากกัมมันตรังสีอย่างถูกต้อง มีดังนี้

Principle 1: Protection of human health   หลักการพิทักษ์สุขภาพมนุษย์

การดำเนินงานจัดการกากกัมมันตรังสี จะทำได้เมื่อมีมาตรการความปลอดภัย เพื่อใช้ควบคุมผู้ปฏิบัติงาน และป้องกันมิให้ประชาชนและสิ่งแวดล้อม ได้รับผลกระทบจากกากกัมมันตรังสีนั้น  กระบวนการจัดการกากจะต้องมีการวางแผน และเตรียมการเพื่อป้องกันอันตรายต่อผู้ปฏิบัติงาน โดยมีข้อกำหนด แนวปฏิบัติ และมาตรการด้านการป้องกันอันตรายจากรังสีซึ่งกำหนดไว้โดยองค์กรสากล เช่น คณะกรรมาธิการระหว่างประเทศว่าด้วยการป้องกันอันตรายจากรังสี (International Commission on Radiological Protection: ICRP) ซึ่งควรนำมาศึกษาและกำหนดเป็นเกณฑ์มาตรฐานความปลอดภัยของประเทศ องค์กรสากลICRP กำหนดให้ประชาชนทั่วไปสามารถรับรังสีได้ 1 มิลลิซีเวิร์ตต่อปี และ สำหรับผู้ปฏิบัติงานทางรังสี สามารถรับรังสีได้โดยเฉลี่ย 20 มิลลิซีเวิร์ตต่อปี คือใน 5 ปี ไม่เกิน 100 มิลลิซีเวิร์ต

Principle 2: Protection of the environment   หลักการพิทักษ์สิ่งแวดล้อม

การจัดการกากกัมมันตรังสีที่ปลอดภัยนั้น นอกจากการทำให้เข้มข้น แล้วเก็บรวบรวม การทอดระยะเวลาให้รังสีสลาย ยังมีการทำให้เจือจางแล้วระบายทิ้งสู่สิ่งแวดล้อมเช่น ทางอากาศ น้ำและดิน โดยมีค่าเกณฑ์ปลอดภัย หรือค่าที่อนุญาตให้ปล่อยได้ (authorized limits) เช่นระบายออกทางปล่องควัน ท่อระบายน้ำ และการขจัดทิ้งกากแบบฝังดินตื้น หรือในชั้นธรณีวิทยา การดำเนินการทั้งหมดจะต้องไม่ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม หรือไม่ทำให้สิ่งแวดล้อมเปลี่ยนแปลงสภาพไปจากเดิม

Principle 3: Protection beyond national borders หลักการป้องกันมิให้เกิดผลกระทบต่อ
ประเทศเพื่อนบ้าน

การจัดการกากกัมมันตรังสีต้องมีมาตรการดำเนินการเพื่อพิทักษ์มนุษยชาติและสิ่งแวดล้อม โดยมิให้เกิดผลกระทบต่อประเทศเพื่อนบ้าน และต้องใช้มาตรฐานการดำเนินงานในระดับเดียวกับที่ใช้ในประเทศของตน ทั้งนี้ต้องยึดถือหลักเกณฑ์มาตรฐานที่กำหนดโดยองค์กรสากลเช่น ICRP และ IAEA เป็นต้น

Principle 4: Protection of future generations หลักการพิทักษ์มนุษยชนรุ่นหลัง

การจัดการกากกัมมันตรังสีระดับสูงและมีครึ่งชีวิตยาว โดยการฝังใต้ดินหรือในชั้นธรณีวิทยาโครงสร้างแบบธรรมชาติ หรือร่วมกับโครงสร้างทางวิศวกรรม ต้องมีกระบวนการสำรวจสถานที่(siting Process) การเฝ้าระวัง และวิเคราะห์ความปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อมและประชาชน โดยมีหลักการว่าผลกระทบที่ยินยอมให้อนุชนรุ่นต่อไปได้รับ จะต้องไม่มากกว่าเกณฑ์ที่ยินยอมให้ประชาชนปัจจุบันรับได้ เนื่องจากการคำนวณผลกระทบต่อประชาชน ในช่วงเวลาของอนาคตยาวนานมาก (มากกว่า 100 ปีขึ้นไป) ต้องตระหนักถึงความถูกต้องแม่นยำของข้อมูลต่าง ๆ และวิธีการประเมินผลกระทบ รวมทั้งค่าความไม่แน่นอน (uncertainties) ให้สอดคล้องกับช่วงเวลาที่ต้องการด้วย

Principle 5: Burden on future generations ไม่ผลักภาระให้อนุชนรุ่นหลัง

ความรับผิดชอบของประชาชนรุ่นปัจจุบัน คือการพัฒนาเทคโนโลยีจัดการกากกัมมันตรังสีให้ปลอดภัย ก่อสร้างสถานที่ปฏิบัติการจัดการกากกัมมันตรังสี (operating facilities) และจัดสรรงบประมาณ สนับสนุนการจัดการกากกัมมันตรังสี

ผู้ก่อให้เกิดกากกัมมันตรังสี (waste generators) จะต้องรับผิดชอบต่อกากที่ทำให้เกิดขึ้น โดยไม่ผลักปัญหาไปแก้ไขในอนาคต อย่างไรก็ตาม อนุชนรุ่นหลังก็ไม่อาจหลีกเลี่ยงหน้าที่ซึ่งจะตกทอดมาตามระยะเวลาได้ เช่น การเฝ้าระวังด้านความปลอดภัยของสถานที่ฝังกาก ซึ่งต้องกระทำอย่างต่อเนื่อง การจัดเก็บข้อมูลกาก และเอกสารสำคัญ เช่น บริเวณและส่วนปฏิบัติการสถานที่ทิ้งกากถาวร (disposal facilities) บัญชีกาก (inventory) และการดูแลรักษาให้ข้อมูลคงอยู่ตลอดไป

Principle 6: National legal framework   จัดให้มีหน่วยงานกำกับดูแล และกฏหมายให้ชัดเจน

ประเทศที่มีการผลิต การใช้ประโยชน์ จากสารไอโซโทปรังสีหรือต้นกำเนิดรังสี ต้องมีการพัฒนาทางด้านกฎหมายของประเทศในด้านการจัดการกากกัมมันตรังสี ต้องดำเนินการภายใต้กฎหมายเฉพาะด้านการจัดการกากกัมมันตรังสี โดยมีการกำหนดองค์กรกำกับดูแล หรือ regulatory body ที่รับผิดชอบในการควบคุม กำกับดูแล ออกกฎหมาย วางกฎระเบียบ รวมทั้งแนวปฏิบัติ ในทุกขั้นตอนของการจัดการกากกัมมันตรังสี เริ่มต้นตั้งแต่มาตรการการเก็บรวบรวม การขนส่ง การบำบัด การแปรสภาพ การเก็บรักษาชั่วคราว และการขจัดทิ้งกากถาวร เพื่อเป็นกลยุทธ์ในการจัดการกากของประเทศ (national RWM strategies) โดยกฎหมายจะต้องกำหนดหน้าที่ความรับผิดชอบของหน่วยงานผู้ดำเนินการจัดการกาก (waste operator) และหน่วยงานที่ก่อให้เกิดกาก (waste generator)

ตามหลักสากล หน่วยงานกำกับดูแล (regulatory body) จะต้องแยกตัวออกจากหน่วยปฏิบัติ (operating organization) ทั้งนี้เพื่อความมีอิสระในการกำกับดูแล และตรวจสอบ ด้านความปลอดภัยในการปฏิบัติจัดการกากกัมมันตรังสี

Principle 7: Control of radioactive waste generation
การควบคุมการเกิดกากกัมมันตรังสีให้มีน้อยที่สุด

การทำงานจะต้องมีมาตรการที่รัดกุมในทุกขั้นตอน เพื่อให้มีกากกัมมันตรังสีเกิดขึ้นทั้งปริมาณ และค่ากัมมันตภาพรังสี น้อยที่สุดเท่าที่จะกระทำได้ เริ่มตั้งแต่การวางแผน การออกแบบ การก่อสร้าง มาตรการในระหว่างปฏิบัติงาน (commissioning) ตลอดจนเมื่อเลิกใช้งาน หรือมีการรื้อถอน (decommissioning) รวมทั้งการเลือกใช้วัสดุ ควรใช้หลักการ recycle and reuse มาปฏิบัติ เพื่อช่วยลดปริมาณกากกัมมันตรังสี

Principle 8: Radioactive waste generations and management interdependencies
ความสัมพันธ์ของผู้ก่อให้เกิดกากและผู้จัดการกาก

วิธีการจัดการกากกัมมันตรังสีที่เหมาะสมนั้นขึ้นอยู่กับประเภทของกากกัมมันตรังสี โดยทั่วไปขั้นตอนการจัดการกากกัมมันตรังสี ประกอบด้วย การเตรียมก่อนบำบัดกาก การบำบัดกาก การแปรสภาพกาก การเก็บรักษาชั่วคราว และการขจัดทิ้งกากถาวร รวมทั้งการขนส่งกาก ในทุกขั้นตอนจะมีความสัมพันธ์และมีผลกระทบซึ่งกันและกัน การเลือกเทคโนโลยีในแต่ละขั้นตอนต้องคำนึงถึงวิธีการขจัดทิ้งกากในขั้นตอนสุดท้าย (final disposal) ด้วย ดังนั้นผู้ก่อให้เกิดกากและผู้จัดการกาก จะต้องมีสัมพันธ์ที่ดีต่อกัน เพื่อความเข้าใจในการปฏิบัติงานร่วมกัน ผู้ก่อให้เกิดกากจะต้องปฏิบัติตามข้อกำหนดและแนวปฏิบัติตามข้อตกลงกับผู้จัดการกาก เพื่อป้องกันการเกิดปัญหาในการจัดการกากในขั้นสุดท้าย และเพื่อความปลอดภัยในระยะยาว

Principle 9: Safety of facilities   ความปลอดภัยในสถานปฏิบัติการจัดการกากกัมมันตรังสี

การวางแผน เพื่อจัดให้มีสถานปฏิบัติการจัดการกาก ประกอบด้วย การสำรวจหาสถานที่ที่เหมาะสม (siting) การออกแบบ (design) การก่อสร้าง (construction) การดำเนินการปฏิบัติงาน(operation) และการเลิกใช้สถานที่ (decommissioning) หรือการปิดหลุมสถานที่ฝังทิ้งกาก สิ่งที่ต้องพิจารณาเป็นอันดับแรก คือ เรื่องความปลอดภัย การเลือกพื้นที่ต้องศึกษาถึงผลกระทบของพื้นที่ต่อการปฏิบัติงาน การออกแบบ ก่อสร้าง และกิจกรรมต่าง ๆ ต้องมีแผนป้องกันอุบัติเหตุ ควรมีการประกันคุณภาพของการดำเนินงาน รวมทั้งมีการฝึกอบรมและพัฒนาบุคลากรอย่างสม่ำเสมอ และควรรมีการประเมินผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมเพื่อยืนยันด้านความปลอดภัย

เอกสารอ้างอิง

IAEA, Safety Series No.111-F “The principles of Radioactive Waste Management”, International Atomic Energy Agency, Vienna, Austria, 1995.

3.การจำแนกชนิดของกากแบบสากล (International Waste Classes)

ตามเอกสารฉบับล่าสุดของทบวงการพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ (IAEA) “Classification of Radioactive Waste”, DS390 (2007) ได้จำแนกกากกัมมันตรังสี ตาม รูปที่ 1 และดังรายละเอียดต่อไปนี้

3. ผลิตภัณฑ์ไอโซโทปรังสีที่ใช้งานทางด้านเทคนิคอื่น ๆ (technical products)

3.1กระบวนการผลิตต้นกำเนิดรังสีชนิดปิดผนึก (sealed radiation sources) เช่น 192Ir หรือ 75Se สำหรับใช้กับ gamma-defectoscopy แต่ทั้งนี้จะดำเนินการผลิตได้ก็ต้องมีเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่มีจำนวนนิวตรอนฟลักซ์มากกว่า 1014 neutron/cm2.sec

3.2อีกส่วนหนึ่งถ้ามีกระบวนการผลิต sealed radiation sources แล้วก็ต้องคำนึงถึงการเตรียมการของระบบ hot cell เพื่อรองรับงานบริการสำหรับพวก sealed radiation sources ที่มีความแรงทางรังสีสูง ๆ เพื่อการตรวจสอบ ซ่อมบำรุงต่าง ๆ และส่วนหนึ่งใช้สำหรับกระบวนการจัดการเกี่ยวกับสารตั้งต้นในการผลิต sealed radiation sources หลังจากผ่านการอาบนิวตรอนแล้ว

3.3สารประกอบติดฉลากของ T (3H) 14C 32P 35S ก็ควรคำนึงถึง เพื่อใช้ในงานวิจัยทางด้าน biological และ pharmaceutical ซึ่งการผลิต 32P 35S สามารถดำเนินการได้ง่าย ๆ โดยเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

3.4สำหรับความต้องการทางด้านอื่น ๆ ต้องพิจารณาถึงความต้องการทางด้านงานวิจัย หรือการใช้งานของวงการอุตสาหกรรม หรือเกษตรกรรมภายในประเทศ

ทั้งนี้ความเป็นจริงทั้งหลายจะเป็นไปไม่ได้เลยถ้าไม่มีอุปกรณ์หลักในการผลิต เช่น เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เครื่องใหม่หรือเครื่องเร่งอนุภาคไซโคลทรอน ก็หวังเป็นอย่างยิ่งว่า ความเป็นจริงคงจะเกิดขึ้นได้ในอนาคตอันใกล้ ๆ นี้

4. แหล่งกำเนิดของกากกัมมันตรังสี

แหล่งกำเนิดกากกัมมันตรังสีที่ใหญ่ที่สุด ได้แก่วัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ กากส่วนที่เหลือมาจากการประยุกต์ใช้ประโยชน์ของวัสดุกัมมันตรังสีในกิจกรรมต่าง ๆ แต่เมื่อเปรียบเทียบปริมาณกันแล้ว พบว่ากากในส่วนที่เหลือนี้มีอยู่ในปริมาณน้อยมาก

4.1 กากกัมมันตรังสีจากวัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ (Nuclear Fuel Cycle)

-กากกัมมันตรังสีจากการทำเหมืองแร่ ยูเรเนียม
ปริมาณและคุณภาพของกากกัมมันตรังสีจากเหมืองแร่ยูเรเนียม ขึ้นอยู่กับแหล่งแร่ และกรรมวิธีการผลิต จึงไม่สามารถกำหนดลักษณะกากกัมมันตรังสีที่เกิดขึ้นแน่นอนได้ แหล่งแร่ยูเรเนียมมักจะอยู่ห่างไกลแหล่งชุมชน ชนิดของวัสดุกัมมันตรังสีที่สำคัญคือแก๊สเรดอน ซึ่งเป็นอันตราย  ถ้าเหมืองแร่นั้นเป็นชนิดเหมืองปิด วิธีการป้องกันคือ ควรจัดสร้างระบบระบายอากาศที่ดีสำหรับเหมืองปิดนั้น แต่ถ้าเป็นเหมืองเปิดก็จะไม่มีปัญหาจากแก๊สเรดอน

-กากกัมมันตรังสีจากการแต่งแร่ยูเรเนียม
สินแร่ยูเรเนียมจะมียูเรเนียมออกไซด์ (U3O8) ประมาณ 0.25% เมื่อส่งแร่ออกจากเหมือง สินแร่ดังกล่าวจะถูกส่งเข้าโรงงานแต่งแร่ซึ่งจะมีการแยกสารประกอบยูเรเนียมออกมาจากสิ่งเจือปนทั้งหมด โดยการนำสินแร่มาบดให้แตกละเอียด แล้วสกัดเอาสารประกอบยูเรเนียมออกมาโดยกระบวนการทางเคมีแบ่งเป็น การสกัดโดยกรด และการสกัดด้วยด่าง สารประกอบยูเรเนียมจะอยู่ในรูปสารละลาย แล้วนำไปแยกออกโดยวิธีการแลกเปลี่ยนไอออน หรือโดยวิธีสกัดด้วยตัวทำละลาย (solvent extraction) ต่อไป
กากกัมมันตรังสีจากการแต่งแร่ คือ หางแร่ ซึ่งจะเปื้อนปนด้วยวัสดุกัมมันตรังสีที่มาจากการสลายของอนุกรมยูเรเนียม เช่น Th-234 Th-230 และ Ra-226 กากเหล่านี้จะถูกระบายออกสู่บ่อพัก และตกตะกอนลงสู่ก้นบ่อ โดยมีธาตุอื่น ๆ ปะปนอยู่ด้วย เช่น Mn Cu Pb As กากกัมมันตรังสีชนิดเดียวกันนี้ จะเกิดขึ้นจากการแต่งแร่โมนาไซต์ ซึ่งเป็นแร่ที่มีธาตุทอเรียมผสมอยู่ด้วย

-กากกัมมันตรังสีจากกระบวนการทำยูเรเนียมให้บริสุทธิ์
จากการแต่งแร่ยูเรเนียม จะได้สารประกอบยูเรเนียมที่มีเนื้อยูเรเนียมประมาณ 70% ซึ่งจะต้องนำไปทำให้บริสุทธิ์มากยิ่งขึ้นเพื่อให้เหมาะสมต่อการนำไปทำเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ โดยการทำละลายสารประกอบนั้นด้วยกรดดินประสิว แล้วสกัดด้วยสารประกอบไตรบิวทิลฟอสเฟต (tributyl phosphate: TBP) ซึ่งทำให้สามารถแยกยูเรเนียมเป็นสารประกอบบริสุทธิ์ได้
หลังการสกัดด้วย TBP แล้วจะได้สารประกอบบริสุทธิ์ของ uranyl nitrate ซึ่งจะนำไปออกซิไดส์ต่อให้กลายเป็น uranium oxide (U3O8) แล้วนำไปทำปฏิกิริยากับ hydrogen และกรดกัดแก้ว (HF) ได้เป็น uranium tetrafluoride ซึ่งจะถูกรีดิวซ์ด้วย Mg กลายเป็นโลหะยูเรเนียมบริสุทธิ์
กากกัมมันตรังสีที่เกิดขึ้นจะอยู่ในรูปสารละลายที่มีปริมาตร 5000 ลิตรต่อยูเรเนียม 1 ตัน โดยมีกัมมันตภาพรังสีมาจากเรเดียม ยูเรเนียม และผลผลิตจากการสลายของอนุกรมยูเรเนียม

-กากกัมมันตรังสีจากการประดิษฐ์แท่งเชื้อเพลิงนิวเคลียร์

การสร้างประกอบแท่งเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ จะเกี่ยวข้องกับการนำโลหะยูเรเนียมไปทำให้เป็นโลหะผสมที่มีความคงทนต่อสภาวะต่าง ๆ ในแท่งเชื้อเพลิง เช่น ความร้อน ความดัน ความเครียด การสร้างแท่งเชื้อเพลิงต้องอาศัยกระบวนการเชิงกล เช่น การหลอมโลหะ การกลึงให้เข้ารูป การเจาะ และการขัดทำความสะอาด กากกัมมันตรังสีที่เกิดขึ้นประกอบด้วยเศษโลหะ สารละลายที่ใช้ทำความสะอาด กระดาษ และฝุ่นละออง โดยเศษโลหะจากกระบวนการนี้จะถูกนำกลับไปใช้งานใหม่ กากส่วนอื่น ๆ จะมีระดับรังสีต่ำ

-กากกัมมันตรังสีจากการเดินเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์
การเดินเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ทำให้เกิดวัสดุกัมมันตรังสีสองจำพวก คือ ผลผลิตของการฟิชชัน (fission products) และผลผลิตจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ระหว่างนิวตรอนกับวัสดุอื่น ๆในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ (ผลผลิตแอกติเวชัน: activation products) ผลผลิตฟิชชันจะอยู่ในแท่งเชื้อเพลิงนิวเคลียร์โดยไม่เล็ดรอดออกมาสู่ภายนอก ส่วนผลิตผลแอกติเวชันอาจมีอยู่ในตัวทำให้เย็น และวัสดุโครงสร้างอื่น ๆ ของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการออกแบบโครงสร้างระบบทำความเย็นของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์
วัสดุกัมมันตรังสีที่อยู่ในกลุ่มนี้ประกอบด้วยไอโซโทปต่าง ๆ มากมาย ที่สำคัญได้แก่ H-3   C-14  Ar-41   Fe-55   Co-60   Ni-63   Kr-85   Sr-89   Sr-90   Y-91   Zr-93   Zr-95   Nb-95   Tc-99   Ru-106   I-129   I-131   Xe-133   Cs-134   Cs-137   Ce-141   Ce-144   Pm-147   Sm-151   Eu-154   Pb-210   Rn-222   Ra-226   Th-229   Th-230   U-234   U-235   U-238   Np-237  Pu-238   Pu-239   Pu-240   Pu-241   Pu-242   Am-241   Am-243 และ Cm-242 เป็นต้น

-กากกัมมันตรังสีจากกระบวนการสกัดแท่งเชื้อเพลิงที่ใช้แล้ว
แท่งเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่นำไปใช้งานจนเสื่อมสมรรถนะแล้ว จะนำไปให้คืนสภาพให้ใช้งานได้อีกครั้ง โดยกระบวนการแยกทางเคมีประกอบด้วย การละลายแท่งเชื้อเพลิงด้วยกรดดินปะสิว ซึ่งทำให้เกิดกากกัมมันตรังสีในรูปของสารละลาย ที่มีวัสดุกัมมันตรังสี ชนิดผลผลิตฟิชชัน ที่มีความแรงรังสีสูงมาก (high level waste) โดยปกติผลผลิตฟิชชันประกอบด้วยธาตุประมาณ 35 ธาตุ และเป็นไอโซโทปรังสีประมาณ 120 ชนิด แต่ส่วนใหญ่เป็นไอโซโทปรังสีที่มีอายุสั้น ๆ สำหรับผลผลิตฟิชชันที่มีครึ่งชีวิตยาวมีไม่มากนัก ที่สำคัญคือ Cs-137 มีครึ่งชีวิต 30 ปี Sr-90 มีครึ่งชีวิต 29 ปี และ Ru-106 มีครึ่งชีวิต 1 ปี

นอกจากผลผลิตฟิชชันแล้ว กากกัมมันตรังสีนี้ยังประกอบด้วยวัสดุกัมมันตรังสีชนิดทรานสยูเรนิก (transurenic) ซึ่งเป็นไอโซโทปรังสีของธาตุที่มีเลขเชิงอะตอมสูงกว่ายูเรเนียม เป็นไอโซโทปที่ให้รังสีแอลฟาเป็นส่วนใหญ่และมีครึ่งชีวิตค่อนข้างยาว

4.2 กากกัมมันตรังสีจากการประยุกต์ใช้ประโยชน์วัสดุกัมมันตรังสี (Radioisotopes Application)
กากกัมมันตรังสีจากการประยุกต์ใช้งานของวัสดุกัมมันตรังสีทั่วไป มีปริมาณน้อยมากเมื่อเทียบกับกากกัมมันตรังสีจากวัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ เมื่อแบ่งตามลักษณะของการประยุกต์ใช้ประโยชน์ สามารถแบ่งได้ ดังนี้

-กากกัมมันตรังสีจากศูนย์วิจัยและสถาบันการศึกษา
กัมมันตภาพรังสีของกากในกลุ่มนี้มีระดับรังสีต่ำมาก แต่มีปริมาณกากมาก เนื่องจากปัจจุบันมีการใช้สารรังสีในการศึกษาวิจัยในโครงการต่าง ๆ เพิ่มมากขึ้น กากกัมมันตรังสีในกลุ่มนี้มีสมบัติทางกายภาพคล้ายคลึงกัน แต่องค์ประกอบของกากแตกต่างกันขึ้นกับงานที่ปฏิบัติ อาทิ กากของเหลวอาจเป็นพวกสารอนินทรีย์ที่มีการเจือปนด้วยสารเคมีต่างชนิดกัน หรืออาจเป็นสารละลายอินทรีย์ชนิดต่าง ๆ ส่วนกากของแข็งมักประกอบด้วยวัสดุอุปกรณ์ที่ชำรุด โลหะ เศษกระดาษ ผ้า ขวดแก้ว พลาสติก และวัสดุอื่น ๆ

-กากกัมมันตรังสีที่มาจากการใช้งานทางการแพทย์
การใช้ประโยชน์ทางรังสีในกิจการแพทย์ ประกอบด้วย การใช้วัสดุกัมมันตรังสีในการตรวจวินิจฉัย และบำบัดรักษาอาการของโรค เช่น การใช้วัสดุกัมมันตรังสีฉีดเข้าไปในร่างกาย เพื่อตรวจสอบการทำงานของอวัยวะต่าง ๆ โดยการติดตามวัดปริมาณรังสี การใช้รังสีจากต้นกำเนิดรังสีฉายไปยังบริเวณอวัยวะที่เป็นเนื้องอก เพื่อระงับการแพร่ขยายของเนื้อร้าย และการใช้รังสีเอกซ์ฉายผ่านอวัยวะของร่างกายเพื่อตรวจหาความผิดปกติ เป็นต้น

กากกัมมันตรังสีที่เกิดขึ้นอยู่ในรูปของเสียที่ขับถ่ายจากผู้ป่วยที่ได้รับวัสดุกัมมันตรังสีเข้าสู่ร่างกาย น้ำเสียจากการทำความสะอาดภาชนะ หรือเครื่องแต่งกายของผู้ป่วยและภาชนะบรรจุวัสดุกัมมันตรังสีเช่น เข็มฉีดยาและอื่น ๆ สารกัมมันตรังสีที่ใช้ในกิจการนี้ มักเป็นพวกที่มีครึ่งชีวิตไม่ยาวนัก อาทิ 198Au   131I   125I   51Cr และ 99mTc

-กากกัมมันตรังสีจากโรงงานอุตสาหกรรม
วัสดุกัมมันตรังสีที่ใช้ในกิจการอุตสาหกรรม ส่วนใหญ่เป็นต้นกำเนิดรังสีชนิดปิดผนึก (sealed radiation source) เช่นการถ่ายภาพด้วยรังสี (radiography) ของชิ้นส่วนอุปกรณ์ต่างๆ การใช้เป็นเครื่องตรวจสอบ ความหนาของวัสดุ ตรวจสอบความหนาแน่น ตรวจสอบระดับของเหลวในถังปิดทึบ ต้นกำเนิดรังสีเหล่านี้ จะเรียกว่า กากกัมมันตรังสีชนิด DSRS (disused sealed radiation source) ก็ต่อเมื่อเลิกใช้งานแล้ว ซึ่งในเวลานั้นวัสดุกัมมันตรังสีจะมีความแรงรังสีลดลงบ้างแล้ว เช่น 60Co   192Ir   137Cs   85Kr เป็นต้น

-กากกัมมันตรังสีจากการใช้งานทางการเกษตร
การศึกษาวิจัยทางการเกษตร เช่น การตรวจสอบสภาพดิน การศึกษาความสามารถในการดูดซึมปุ๋ยของพืชชนิดต่าง ๆ การตรวจหาความชื้นในดิน ทำให้เกิดกากกัมมันตรังสีขึ้น โดยกากมีลักษณะเช่นเดียวกับกากที่เกิดจากศูนย์วิจัยทางนิวเคลียร์ทั่วไป

เอกสารอ้างอิง

IAEA, “Classification of Radioactive Waste, DS390, IAEA, Vienna, Austria, 2007.
IAEA,  “Geological Disposal of High Level Radioactive Waste, International Atomic Energy
Agency,  Vienna, Austria, WS-R-4 ,2006.

5. ขั้นตอนพื้นฐานการจัดการกากกัมมันตรังสี

กากกัมมันตรังสีอาจอยู่ในสถานะของแข็ง ของเหลว หรือแก๊ส ประกอบด้วยวัสดุกัมมันตรังสีชนิดต่าง ๆ และมีระดับรังสีแตกต่างกันไป วิธีการจัดการกากที่ใช้มีหลายวิธีตามลักษณะ คุณภาพ และปริมาณของกากฯ โดยมีหลักการร่วมกัน 3 ประการ คือ

1) การทำให้เข้มข้น แล้วเก็บรวบรวม (Concentrate and Contain)
2) การทำให้เจือจาง แล้วระบายทิ้ง (Dilute and Disperse)
3) การเก็บทอดระยะเวลา และปล่อยให้วัสดุกัมมันตรังสีสลายตัวไปเอง
(Delay and Decay)

ขั้นตอนพื้นฐานในการจัดการกากกัมมันตรังสีแสดงใน รูปที่ 2 และมีรายละเอียดดังต่อไปนี้

5.1 การควบคุมให้มีกากกัมมันตรังสีเกิดขึ้นน้อยที่สุด (Minimization of Radioactive Waste)

หลักการพื้นฐานที่สำคัญของการจัดการกากฯ คือ “การก่อให้เกิดกากรังสีจะต้องควบคุมให้เกิดขึ้นน้อยที่สุด” เนื่องจากสามารถลดค่าใช้จ่ายและลดปริมาณรังสีที่ก่อให้เกิดอันตรายลงได้ มีวัตถุประสงค์สำคัญคือ ลดความแรงรังสีที่มีอยู่ในกาก ลดปริมาณกากรังสี และลดจำนวนวัสดุรังสี

แนวคิดเกี่ยวกับการลดกากให้น้อยลง (waste minimization concept)
รูปแบบของแนวคิดแบ่งออกเป็น 3 ข้อคือ

1.การลดปริมาณกากที่เกิดขึ้น (source reduction)
2. การแปลงรูปเพื่อนำกลับมาใช้อีกและการใช้ซ้ำ (recycling and reuse)
3. การบำบัด (treatment)

การลดปริมาณกากที่เกิดขึ้น (Source Reduction)

กระบวนการควบคุมการลดกากฯ ที่แหล่งกำเนิด สามารถทำได้ดังนี้

• หน่วยงานควรจะดำเนินการให้เหมาะสม ตามวัตถุประสงค์ของการออกแบบ กิจกรรมทุกอย่างต้องควบคุมเพื่อให้แน่ใจว่ามาตรฐานการปฏิบัติงานยังคงมีอยู่
• วิธีการดำเนินงานต้องเป็นไปตามหลักการของการป้องกันรังสี ต้องมีเครื่องสำรวจรังสี วางไว้ในตำแหน่งที่เหมาะสมเพื่อวัดการเปื้อน
• ผู้ควบคุมงานและผู้ปฏิบัติงานควรผ่านการอบรมมาอย่างเพียงพอ ทั้งนี้เพื่อจะได้เข้าใจถึงขั้นตอนการดำเนินงานจัดการกากฯ ที่เหมาะสมและถูกต้อง
• การผลิตสารไอโซโทปกัมมันตรังสีรวมทั้งงานวิจัยและพัฒนา ต้องมีคู่มือรายละเอียดของการปฏิบัติงานทุกขั้น วิธีการปฏิบัติเหล่านี้จะช่วยลดความผิดพลาดในงานประจำที่อาจจะนำไปสู่การเกิดกากโดยไม่จำเป็น ตัวอย่าง เช่น การเติมสารเคมี การถ่ายสาร การนับวัดรังสี
• การใช้วัสดุรังสีในกระบวนการควรใช้ให้น้อยตามข้อกำหนดของวิธีปฏิบัติ
• การใช้ถุงพลาสติกเพื่อบรรจุกาก ควรเลือกใช้ชนิดที่แข็งแรง เพื่อหลีกเลี่ยงการซ้อนถุง ถุงมือยางหากไม่เปื้อนก็ควรนำมาใช้ซ้ำอีก
• สำหรับงานวิเคราะห์ตัวอย่างด้วย liquid scintillation counter นั้น มีทางเดียวที่สามารถลดกากที่เกิดขึ้นได้ คือ การใช้ขวดบรรจุตัวอย่างขนาดเล็กแทนขวดขนาดใหญ่ และใช้ตัวอย่างเดียวกันวัดซ้ำ 3 ครั้ง
• ควบคุมการใช้ของเหลวที่ใช้ในตู้ควัน (fume hood) ใน glove boxes และ ใน cell เป็นต้น ให้น้อยลง ลดปริมาณน้ำรั่วไหลในระบบงานหรือในระบบทำความสะอาด
• สำหรับพื้นที่ซึ่งต้องใช้งานมาก ควรใช้วัสดุที่ง่ายต่อการชำระการเปื้อน
• กากกัมมันตรังสีควรคัดแยกตามสมบัติทางรังสี ฟิสิกส์ เคมี และชีววิทยา
• เจ้าหน้าที่จัดเก็บรวบรวมกาก จะต้องรายงานหากภาชนะบรรจุกากไม่ถูกต้องตามเอกสารข้อบังคับการแปลงรูปเพื่อใช้ใหม่และการใช้ซ้ำ (Recycling and Reuse)การแปลงรูปเพื่อใช้ใหม่สามารถทำได้ 3 วิธี คือ
  1. นำกากกัมมันตรังสีกลับมาใช้ซ้ำอีก (reuse)
     2. นำวัสดุที่อยู่ในกากและยังคงมีประโยชน์อยู่กลับมาใช้อีก เช่น นำโลหะออกจากกากตะกอน
     3. แยกสิ่งเจือปนออกจากกากเพื่อให้ได้วัตถุที่บริสุทธิ์ แล้วนำไปใช้ซ้ำอีก

  ตัวอย่างการแปลงรูปเพื่อใช้ใหม่ เช่น

  • การนำกากต้นกำเนิดรังสีชนิดปิดผนึกที่ใช้แล้ว (disused sealed radiation source) ไปใช้งานอื่น เนื่องจากต้นกำเนิดรังสีชนิดปิดผนึกเมื่อใช้งานแล้ว ความแรงรังสีจะลดลง ซึ่งไม่สามารถใช้กับงานเดิม แต่ยังคงมีรังสีเหลืออยู่เพียงพอที่จะนำไปใช้ในงานอื่นได้ เช่น ต้นกำเนิดรังสีชนิดปิดผนึกของ 137Cs และ 60Co สามารถโยกย้ายไปใช้งานอื่นภายในประเทศได้ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบทั้งในด้านการจัดซื้อ และการเก็บทิ้งกาก
  • การส่งกากกลับไปยังผู้จำหน่ายเดิม ต้นกำเนิดรังสีที่เลิกใช้งานแล้วอาจนำไปรวมกันเพื่อผลิตเป็นต้นกำเนิดรังสีตัวใหม่อีก หลายประเทศใช้วิธีนี้เพื่อประโยชน์ทางด้านเศรษฐศาสตร์
  • การนำวัสดุกัมมันตรังสีที่ชำระการเปื้อนแล้วมาใช้ซ้ำอีกก็เป็นอีกตัวอย่างหนึ่ง ปกติแล้วสถานที่ประกอบการนิวเคลียร์ จะใช้วัสดุราคาแพง หากมีการเปื้อนที่ไม่รุนแรงนัก ก็สามารถนำไปชำระการเปื้อน โดยเลือกใช้วิธีการชำระการเปื้อนที่เหมาะสม จากหลายวิธีที่มีอยู่ หลังจากนั้นวัสดุดังกล่าวสามารถนำไปใช้ได้อีก ทั้งนี้การตัดสินใจเลือกใช้วิธีการนำกลับมาใช้อีก หรือจะทิ้งวัสดุเครื่องใช้ที่เปื้อนไป ควรต้องพิจารณาถึงค่าใช้จ่ายและผลประโยชน์จริง ๆ การประเมินอันตรายจากรังสีรวมทั้งข้อกำหนดของประเทศ

  5.2 การคัดแยกกาก (Segregation of Waste)

  การคัดแยกกากอย่างเหมาะสมจะนำไปสู่

  -การบำบัดกากทำได้ง่ายขึ้น
  -ลดความเสี่ยงจากอันตรายที่อาจเกิดขึ้น
  -การแยกกากที่เกิดขึ้นตามสมบัติด้านต่าง ๆ ง่ายขึ้น
  -ปริมาณกากที่ต้องเก็บรักษา และเก็บทิ้งมีน้อยลง
  -สามารถนำเอาวัสดุที่ยังคงมีคุณค่ากลับมาใช้อีกการเลือกใช้กลยุทธ์การคัดแยกและการทำให้กากลดน้อยลงนั้น จำเป็นต้องพิจารณา กำหนดรวมไว้ในแผนรวมการจัดการกาก หรืออาจจะเป็นส่วนหนึ่งของแผนการจัดการกากหลาย ๆ ชนิด ในการคัดแยกกากฯ จำเป็นอย่างยิ่งที่ต้องปฏิบัติ ณ จุดเริ่มต้นที่มีกากฯ เลย ทั้งนี้เพื่อความสะดวกต่อการขนถ่าย การบำบัด และการเก็บทิ้ง การคัดแยกกากตามสมบัติทางเคมี ฟิสิกส์ และรังสี มีวัตถุประสงค์ดังนี้

  1. แยกเอาวัสดุที่ไม่มีรังสีออกจากกากรังสี
     2. แยกกากให้อยู่ในกลุ่มที่เหมาะสม
     3. แยกวัสดุที่มีคุณค่าออกจากกาก ก่อนนำไปแปลงรูปใช้ใหม่

  5.3 ก่อนการบำบัด (Pretreatment)เป็นขั้นตอนแรกของการจัดการกากฯ ที่ดำเนินการหลังจากที่มีกากฯ เกิดขึ้นประกอบด้วย การเก็บรวบรวม การคัดแยก การปรับสภาพทางเคมี การชำระการเปื้อน และอาจรวมช่วงการเก็บรักษาชั่วคราว ก่อนขั้นตอน waste processing ด้วย ขั้นตอนนี้สำคัญที่สุดและมีประโยชน์แก่ขั้นตอนอื่นต่อไป ตัวอย่างเช่น การคัดแยกกากฯ เพื่อนำไปแปลงรูปแล้วกลับมาใช้อีก การแยกวัสดุกัมมันตรังสีที่มีความแรงรังสีอยู่เกณฑ์ปลอดภัย แล้วระบายทิ้งเหมือนกับกากสามัญทั่วไป เป็นต้น

  5.4 การบำบัดกาก (Waste Treatment)การบำบัดกากฯ จะต้องคำนึงถึงความปลอดภัยและประหยัด ประสบการณ์ในการปฏิบัติงานที่ผ่านมาจะทำให้สามารถบำบัดกากฯ ได้เป็นที่พอใจ หลักการพื้นฐานของการบำบัดกาก มี 3 ข้อ คือ

  1. ลดปริมาตรกาก
  2. แยกไอโซโทปรังสีออกจากกาก
  3.  เปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของกาก

  ตัวอย่าง เช่น การเผากากที่เผาได้ การบดอัดกากของแข็งเป็นการลดปริมาณ การระเหย การกรอง หรือ การแลกเปลี่ยนไอออนสำหรับกากของเหลวเป็นการแยกไอโซโทปรังสีออก และการตกตะกอน และการตกตะกอนร่วมกับสารเคมีเป็นการเปลี่ยนองค์ประกอบ เป็นต้น
  บ่อยครั้งที่หลาย ๆ วิธีเหล่านี้ถูกนำมาใช้ร่วมกัน เพื่อให้การชำระการเปื้อนมีประสิทธิภาพแต่ก็ทำให้มีกากทุติยภูมิ (secondary waste) เกิดตามมาอีกหลายชนิดที่จะต้องจัดการ เช่น กากชุดกรองอากาศ เรซินที่ใช้แล้ว กากตะกอน เป็นต้น5.5 การแปรสภาพกาก (Conditioning)

  เป็นการดำเนินการเพื่อเปลี่ยนแปลงรูปแบบของกากกัมมันตรังสีให้ อยู่ในรูปที่เหมาะสมต่อการจัดการ การขนส่ง การเก็บรักษา และการฝังใต้ดิน การแปรสภาพกากนี้เป็นการทำให้กากอยู่กับที่และไม่สามารถแพร่กระจาย (immobilization) ด้วยการบรรจุกากรังสีลงในภาชนะ และ ผสมวัสดุที่เหมาะสมเพื่อห่อหุ้มกากรังสีไว้ นอกจากนี้วิธีการโดยทั่วไปจะรวมถึงการทำกากของเหลวรังสีต่ำ และ ปานกลางแข็งตัว ด้วยการผสมกับซีเมนต์ หรือบิทูเมน(bitumen) ส่วนกากของเหลวรังสีสูง จะผสมรวมกับแก้ว เรียกวิธี vitrification สำหรับภาชนะบรรจุสามารถใช้ถังเหล็ก 200 ลิตร ทั่ว ๆ ไปจนถึงภาชนะชนิดที่มีผนังหนา ขึ้นอยู่กับชนิดและกัมมันตภาพรังสีในกากที่จะบรรจุ ขั้นตอนของการแปรสภาพกากนี้ โดยทั่วไปแล้วจะอยู่ถัดจากการบำบัดกาก

  5.6. การเก็บรักษากากชั่วคราว (Interim Storage)

  การเก็บรักษากากที่แหล่งผลิตกากนั้นเป็นสิ่งจำเป็น ทั้งนี้เพราะไม่สามารถคาดคะเนระยะเวลาการสลายของกากกัมมันตรังส ีจนกระทั่งถึงระดับที่ปลอดภัย (clearance levels) ภายในเวลาที่พอสมควรได้ การเก็บรักษากากชั่วคราวที่แหล่งผลิตนั้น จึงมีความจำเป็นต่อการปฏิบัติงาน อย่างไรก็ตามระยะเวลาการเก็บที่แหล่งผลิตนั้นควรเก็บไว้ระยะสั้นเท่าที่จะทำได้ และควรจะขนถ่ายกากไปยังศูนย์กลางการเก็บกากกัมมันตรังสี ซึ่งสามารถเก็บกากไว้ได้เป็นระยะนาน

  กากที่บำบัดแล้วเพื่อเก็บชั่วคราวและกากที่ทิ้งไว้เพื่อสลาย สามารถเก็บไว้ในห้องเดียวกันได้ ซึ่งคุณภาพของห้องเก็บ และการบริหารงานจะต้องได้รับการสนับสนุนอย่างเพียงพอ เช่น

  -จัดระดับการจัดเก็บ เช่น เก็บไว้บนหิ้งชั้นเดียว หรือ เก็บในตู้ใส่ของ
  -ข้อกำหนดที่จะต้องปฏิบัติต่อไปสำหรับการแยกระหว่างกากแต่ละชนิด
  -การดำเนินการเก็บข้อมูลลงรายการของการหีบห่อ (waste packaging)ระยะเวลาเก็บรักษาชั่วคราวที่แหล่งผลิตอาจจะขยายมากกว่า 1 ปีหรือ 2 ปี หรือยาวกว่านั้นถ้าศูนย์กลางการเก็บกากยังไม่พร้อม ถ้าต้องการการเก็บรักษามากกว่า 2-3 ปีนั้นความคงทนของ waste package เป็นสิ่งจำเป็น ในกรณีที่ต้องผนึกกาก (immobilize) หรือหากเป็นกากของเหลวอินทรีย์รังสี อาจจะจำเป็นต้องถ่ายจากขวดพลาสติกไปยังถังเหล็กไร้สนิม วิธีการตรวจวัดรังสีเป็นประจำ ที่ใช้อยู่จำเป็นต้องมีการปรับปรุงพัฒนา

  การเก็บกากที่แปรสภาพแล้ว (Storage of Conditioned Waste)

  การจำแนกสถานที่เก็บกากที่แปรสภาพแล้ว แบ่งได้เป็น 3 แบบดังนี้

  1. การเก็บใต้พื้นผิวดิน
  2.  การเก็บบนพื้นดิน
  3. การเก็บภายในอาคาร

  การเก็บใต้พื้นผิวดินโดยมูลฐานแล้วประกอบด้วยการเก็บผลิตภัณฑ์กากในสนามเพลาะตื้น ๆ มีโครงสร้างพื้นฐานทำด้วยยางมะตอย (asphalt) หรือคอนกรีตกับวัสดุสำหรับเติมเต็มที่เหมาะสม (backfill)
  การเก็บบนพื้นดิน สถานที่เก็บมีลักษณะเป็นห้องเปิด ประกอบด้วยการเก็บผลิตภัณฑ์กาก หรือถังบรรจุกากบนพื้นดิน หรือบนพื้นโครงสร้างวิศวกรรม อยู่ในบริเวณที่โล่งแจ้ง (open air) หรือ มีหลังคาปิด–เปิดอย่างง่าย ๆ
  การเก็บภายในอาคาร ต้องเป็นอาคารโดยสมบูรณ์หรือมีโครงสร้างพิเศษเพื่อการเก็บผลิตภัณฑ์กากโดยเฉพาะ สถานที่เก็บกากลักษณะนี้ออกแบบบนพื้นฐานความต้องการที่จะเก็บกากจำนวนมากหรือ เก็บผลิตภัณฑ์กากที่มีปริมาณรังสี (dose rate ) ที่พื้นผิวสูงมาก สถานที่เก็บกากลักษณะนี้อาจสร้างอย่างง่าย ๆ จนถึงลักษณะที่เป็นโครงสร้างวิศวกรรมชั้นสูง ที่ประกอบด้วยเครื่องกำบังรังสี (shielding ) เครื่องมือกล (remote handling ) และมีระบบระบายอากาศ ระบบเก็บ effluent และการควบคุมการใช้เครื่องมือ มีข้อแนะนำว่า แบบสำหรับการเก็บภายในอาคารควรจะเป็น อาคารที่เก็บรักษาชั่วคราวแบบง่าย ๆ โดยมีเครื่องมือสำหรับยก เช่น รถยก (fork lift truck ) อาคารควรจะสร้างบนพื้นดิน โดยมีโครงสร้างรูปสี่เหลี่ยมทำด้วยเหล็ก กำแพงและหลังคาจะต้องปิดทับด้วยแผ่นเหล็กชนิดเป็นลอนลูกฟูกด้วย

  แบบอ้างอิงสำหรับ waste processing and storage facility ของ IAEA นั้นได้รวมสถานที่ที่เก็บแบบง่าย ๆ เพื่อเก็บกากที่แปรสภาพแล้วไว้ด้วย โดยเสนอแบบอาคารเป็นแบบชั้นเดียว ขนาด 39 เมตร x 26 เมตร สูง 4 -5  เมตร แบบและวัสดุสำหรับก่อสร้าง สามารถปรับขนาดตามความต้องการที่แท้จริงของแต่ละประเทศได้ และต้องคำนึงการจัดวางภาชนะบรรจุภายในอาคารนั้นด้วย ซึ่งควรจะวางเรียงเป็นแถวและสูงขึ้นไม่เกิน 3 ชั้น จากที่เคยกล่าวมาแล้วว่าภาชนะมาตรฐานที่ใช้ในการทำการแปรสภาพ นั้นควรจะใช้ถังเหล็กขนาด 200 ลิตร อย่างไรก็ตามการทำให้อยู่ในรูปของถังซีเมนต์นั้นเหมาะที่จะใช้ในประเทศที่กำลังพัฒนา ในกรณีที่ผลิตภัณฑ์กากมีกัมมันตรังสีระดับต่ำ ไม่จำเป็นต้องมีเครื่องกำบังและการเคลื่อนย้ายถังเหล็กจะต้องใช้รถยก (fork lift truck) มาตรฐานที่มีก้ามปูแบบจับตัวถังด้วย

  5.7 การขจัด/ทิ้ง กากกัมมันตรังสีแบบถาวร (Waste Disposal)

  เป็นขั้นตอนสุดท้ายของระบบการจัดการกากกัมมันตรังสี ประกอบด้วยการจัดวางกากในบริเวณที่ฝังกากอย่างปลอดภัยโดยไม่มีการนำกลับคืนมาอีก กากที่แปรสภาพแล้วอาจนำไปฝังโดยสร้างเครื่องกำบัง (barrier) ล้อมรอบอีกชั้น ทั้งนี้เพื่อป้องกันการรั่วไหลของสารกัมมันตรังสีสู่สิ่งแวดล้อม เครื่องกำบังที่ใช้อาจเป็นระบบธรรมชาติหรือระบบโครงสร้างทางวิศวกรรม ทั้งนี้อาจใช้เครื่องกำบังชนิดเดียวหรือมากกว่าก็ได้ ซึ่งหากว่ามีเครื่องกำบังหลาย ๆ ชั้น ก็จะมั่นใจได้ว่า นิวไคลด์กัมมันตรังสีถูกปล่อยสู่สิ่งแวดล้อมในอัตราที่ต่ำมาก และเครื่องกำบังจะช่วยให้ป้องกันนิวไคลด์กัมมันตรังสีไม่ให้ย้ายที่ (migration) ออกไปสู่สิ่งแวดล้อมเช่น มีการใช้ backfill หรือ host rock ที่มีความสามารถในการดูดซับสูงสามารถช่วยหน่วงเหนี่ยวสารกัมมันตรังสีไว้ไม่ให้ออกสู่สิ่งแวดล้อมได้ง่าย

  มาตรฐานความปลอดภัยสำหรับการเก็บ/ทิ้งกากแบบถาวร[6]

  ต้องมีมาตรการต่าง ๆ ในด้านความปลอดภัยที่ดี ได้แก่

  1. มีการดำนาณค่าความแรงรังสีต่อปีจากบริเวณหลุมฝังกากฯ จะต้องต่ำกว่าค่าที่ปลอดภัยที่กำหนดโดยหน่วยงานกำกับดูแลของประเทศนั้น ๆ ส่วนใหญ่ใช้ค่าเฉลี่ยต่อปีคือ 1 มิลลิซีเวิร์ต (mSv)
     2. การคำนวณค่าความเสี่ยงต่อสุขภาพในกลุ่มเป้าหมายต่าง ๆ โดยให้มีค่าน้อยกว่าค่าความเสี่ยงที่บริเวณหลุมฝังกากรังสีระดับสูงประมาณ 1 ใน 100,000 ต่อปี
     3. ความแรงรังสีที่ปล่อยออกมาจะต้องเป็นไปตาม ALARA (as low as reasonably achievable)
     4. มีการประเมินค่าความปลอดภัย (safety assessment)
     5. มีการประกันคุณภาพ (quality assurance)

  โดยจะต้องมีการประเมินค่าทั้งก่อน และ หลังการทิ้งกากอย่างถาวร

  แนวความคิดในการเก็บทิ้งกากแบบถาวร (Waste Disposal Concepts)

  5.7.1. การฝังกากใต้ดินตื้น (Near Surface Disposal)

  เป็นวิธีใช้กับ กากกัมมันตรังสีของแข็ง ที่มีความแรงรังสีต่ำถึงปานกลาง และมีครึ่งชีวิตสั้น (ไม่เกิน 30 ปี) โดยทำการฝังกากฯ ในระดับบริเวณผิวดิน หรือฝังระดับตื้น โดยมีระดับความลึกลงไปไม่เกิน 30 เมตร การฝังกากแบบนี้อาจเป็นหลุมดินธรรมดา หรือเป็นบ่อที่มีโครงสร้างทางวิศวกรรมที่แข็งแรงก็ได้ ตัวอย่าง หลุมฝังกากฯ แบบนี้ ได้แก่ ที่ Centre de la Manche ประเทศฝรั่งเศสเป็นต้น

  5.7.2 การฝังใต้ดินลึกในโครงสร้างทางธรณีวิทยา (Geological Disposal)

  การทิ้งกากแบบฝังใต้ดินลึกเหมาะกับกากทุกประเภทฯ ไม่ว่าเป็นกากที่มีความแรงรังสีสูง หรือกากรังสีแอลฟา รวมทั้งแท่งเชื้อเพลิงที่ใช้แล้ว (ถ้าถูกแจ้งว่าเป็นกากฯ) และสามารถใช้กับกากฯ ที่มีความแรงรังสีระดับต่ำถึงปานกลางด้วย การทิ้งกากฯ แบบฝังใต้ดินลึกนี้ เพื่อต้องการแยกกากฯ ออกจากมนุษย์และสิ่งแวดล้อมให้มากที่สุด ตัวอย่างวิธีทิ้งกากแบบฝังดินลึกนี้ เช่น การทิ้งกากฯ ลงไปในที่ลึกในโครงสร้างทางธรณีวิทยา (disposal into deep geological formation) การทิ้งกากฯ ในร่องหิน (disposal in rock cavities) และการเก็บฝังกากฯ ใต้ดินลึกในเหมืองเกลือร้าง เป็นต้น ปัจจุบันนี้กากกัมมันตรังสีระดับความแรงรังสีต่ำ-ปานกลาง และความแรงรังสีสูงสามารถฝังรวมกันได้ในหลุมฝังกากแบบใต้ดินลึก ตัวอย่างสถานที่ฝังกากฯ ใต้ดินลึก ได้แก่ ที่ Asse ในประเทศเยอรมานี โดยฝังในชั้นหินเกลือ หรือที่ Forsmark ประเทศสวีเดน ที่ฝังในชั้นหินอัคนี และการทิ้งกากฯ แบบ WIPP (waste isolation pilot plant) ที่รัฐนิวเม็กซิโกประเทศสหรัฐอเมริกา เป็นต้น

  5.7.3. การฝังในหลุมแบบ Borehole Disposal Concept

   การทิ้งกากแบบนี้ไม่ยุ่งยาก ปลอดภัย และประหยัด เหมาะกับกากประเภทต้นกำเนิดรังสีที่ใช้แล้ว disused sealed radiation source (DSRS) ที่มีกัมมันตภาพรังสีสูง และครึ่งชีวิตยาว เช่น 226Ra   241Am/Be เป็นต้น หลังจากแปรสภาพกากต้นกำเนิดรังสีที่ใช้แล้ว ให้เหมาะสมตามชนิดและความเป็นพิษของแต่วัสดุกัมมันตรังสี โดยบรรจุใส่ในภาชนะหีบห่อ (capsule + disposal container) และใส่ลงไปเก็บในหลุมที่ไม่กว้างนักที่มีการห่อหุ้มด้วยพลาสติกที่แข็งแรง (lining with plastic) เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 250 มิลลิเมตร และที่ความลึกประมาณ 30-100 เมตร ตามแต่ความเหมาะสมของสภาพธรณีวิทยาของสถานที่ โดยการใส่ภาชนะหีบห่อลงไปทีละภาชนะ และใส่ซ้อนลงไปได้อีก จนกว่าจะเต็มหลุมโดยมีช่องว่างระหว่างภาชนะและหลุมเพื่อจะได้เติมวัสดุ backfilling และ วัสดุสำหรับปิดผนึก (sealing materials)

  เอกสารอ้างอิงIAEA, Technical Report Series No.652, “Minimization and Segregation of Radioactive Wastes”,  International Atomic Energy Agency, Vienna, Austria, 1992.

  IAEA, Technical Report Series No.349, “Report on Radioactive Waste Disposal”, International Atomic Energy Agency,  Vienna, Austria, 1995.

  Potier Jan-Marie, “ Issues and Trends in Radioactive Waste Management & Decommissioning: an IAEA perspective”, FNCA Workshop on Radioactive Waste Management, Bangkok, 2007.