ลักษณะเด่นของธาตุกัมมันตรังสีคืออะไร

การรั่วไหลของสารกัมมันตรังสีจากโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ที่ประเทศญี่ปุ่น กลายเป็นความกังวลร่วมกันของผู้คนทั่วโลก พร้อมกับคำถามตามมาถึงผลกระทบ รวมถึงคุณและโทษของกัมมันตภาพรังสี ซึ่งผู้ที่จะมาให้ความกระจ่างในเรื่องนี้คือ นพ. อภิชาต พานิชชีวลักษณ์ ผู้เชี่ยวชาญด้านรังสีวิทยาและรังสีรักษาจากศูนย์มะเร็งฮอไรซัน 

รู้จักกับสารกัมมันตรังสี

“สารกัมมันตรังสี คือ ธาตุที่มีคุณสมบัติในการปล่อยคลื่นพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า หรือกัมมันตภาพรังสีออกจากตัวเองได้อย่างต่อเนื่องตลอดเวลาจนกว่าจะหมดอายุ” นพ. อภิชาตกล่าว “เมื่อกล่าวถึงสารกัมมันตรังสี หลายคนอาจนึกกลัว แต่ก็ใช่ว่าสารกัมมันตรังสีจะก่อให้เกิดอันตรายแต่เพียงอย่างเดียว ในชีวิตประจำวัน เรามีการนำเอาสารกัมมันตภาพรังสีมาใช้ประโยชน์มากมายหลายด้านด้วยกัน ทั้งในด้านการแพทย์ ในภาคอุตสาหกรรม และภาคการเกษตร”  

กัมมันตภาพรังสีกับร่างกาย

นพ. อภิชาต อธิบายต่อว่า “การแผ่รังสีของสารกัมมันตรังสีเป็นปรากฏการณ์ที่มนุษย์ไม่อาจสังเกตได้ด้วยตาเปล่า จึงอาจก่อให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพและชีวิตได้ โดยอันตรายที่เกิดขึ้นนั้นมาจากคุณสมบัติที่สามารถแตกตัวเป็นไอออน (Ionizing Radiation) เมื่อรังสีผ่านเข้าไปในเนื้อเยื่อของร่างกาย ก็จะก่อให้เกิดผลกระทบต่อเซลล์ถึงในระดับดีเอ็นเอ โดยทำให้โมเลกุลภายในเซลล์ และระบบการทำงานของเซลล์เปลี่ยนแปลงไป”      

ทั้งนี้ การได้รับรังสีเข้าสู่ร่างกายเป็นไปได้ 2 กรณี กล่าวคือ 

1. ได้รับรังสีจากสารกัมมันตรังสีจากภายนอก (External Exposure) ผลกระทบที่เกิดขึ้นนั้นจะรุนแรงมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของรังสี ระยะเวลาในการสัมผัสกับรังสี และระยะทางระหว่างแหล่งกำเนิดรังสีกับตัวผู้รับรังสี 

2. ได้รับสารกัมมันตรังสีเข้าสู่ร่างกายโดยตรง (Internal Exposure) มักพบในกรณีมีการรั่วไหลของสารกัมมันตรังสีที่มีสภาพเป็นก๊าซ ของเหลว หรือฝุ่นละอองจากแหล่งเก็บสารกัมมันตรังสี หรือที่เก็บกากสารกัมมันตรังสีซึ่งส่งผลให้มีการฟุ้งกระจายไปในอากาศ หรือปนเปื้อนไปกับแหล่งน้ำ และเข้าสู่ร่างกายโดยการหายใจหรือรับประทานอาหารที่ปนเปื้อนรังสี เป็นต้น       

สำหรับอาการที่เกิดขึ้นจากการได้รับรังสีโดยตรง อาจมีตั้งแต่ผื่นแดง ผิวหนังพุพอง คลื่นไส้ อาเจียน เม็ดเลือดขาวถูกทำลายอย่างรุนแรง ระบบการสร้างโลหิตจากไขกระดูกบกพร่อง มีความต้านทานโรคต่ำ ผิวหนังพุพอง ผมร่วง ปากเปื่อย เป็นต้น

กัมมันตภาพรังสีกับโรคมะเร็ง

สารกัมมันตรังสีที่สามารถแตกตัวเป็นไอออนจัดว่าเป็นสารก่อมะเร็งชนิดหนึ่ง ที่ผ่านมามีการศึกษาและบันทึกผลต่อสุขภาพของผู้ที่ได้รับรังสีในปริมาณสูงจากอุบัติเหตุที่เชอร์โนบิล ระเบิดปรมาณูที่ฮิโรชิมาและนางาซากิ และผู้ที่ทำงานในเหมืองแร่ยูเรเนียม พบว่าการได้รับรังสีในปริมาณสูงมีความสัมพันธ์ต่อความเสี่ยงโรคมะเร็งบางชนิด อาทิ โรคมะเร็งเม็ดเลือดขาว มะเร็งปอด มะเร็งผิวหนัง มะเร็งที่ต่อมธัยรอยด์ มะเร็งเต้านม และมะเร็งในกระเพาะอาหาร    

“กัมมันตภาพรังสีเป็นหนึ่งในสาเหตุของมะเร็งบางชนิดก็จริง แต่ก็ในทางการแพทย์ เราก็ไดันำสารกัมมันตรังสี และรังสีมาใช้เพื่อการรักษาโรคมะเร็งด้วยเช่นกัน ได้แก่การใช้รังสีรักษา และการฝังแร่กัมมันตรังสีไว้ภายในร่างกาย โดยมีเป้าหมายเพื่อลดขนาดของก้อนมะเร็งลงเพื่อให้ง่ายต่อการผ่าตัด หรือควบคุมการแพร่กระจายของเซลล์มะเร็งซึ่งก็ได้ผลเป็นที่น่าพอใจ” นพ. อภิชาตกล่าว

การนำคุณสมบัติของสารกัมมันตรังสีมาใช้ประโยชน์นั้น อยู่ภายใต้ระเบียบวิธีการปฏิบัติงานเกี่ยวกับรังสีที่กำหนดโดยคณะกรรมาธิการนานาชาติว่าด้วยการป้องกันอันตรายจากรังสี (ICRP) ซึ่งยึดหลักให้ผู้ปฏิบัติงาน และสาธารณชน ได้รับรังสีน้อยที่สุดโดยอาศัย 3 มาตรการป้องกันที่สำคัญ คือ ใช้เวลาปฏิบัติงานให้สั้นที่สุด รักษาระยะห่างจากรังสีให้มากที่สุด และจัดให้มีเครื่องกำบังที่เหมาะสม

“ปัจจุบันเวชศาสตร์นิวเคลียร์ได้พัฒนาก้าวหน้าไปอย่างมาก ทำให้แพทย์สามารถใช้ประโยชน์จากสารกัมมันตรังสีเพื่อรักษาโรคมะเร็งได้มากชนิดขึ้น ใช้รังสีรักษามะเร็งได้อย่างตรงจุด แม่นยำและสร้างความเสียหายต่อเซลล์ข้างเคียงน้อยลง อีกทั้งยังสามารถควบคุมความเข้มข้นของรังสีให้เหมาะสมสำหรับสภาวะของผู้ป่วยแต่ละรายภายใต้มาตรฐานการปฏิบัติงานที่มีความปลอดภัยสูงสุด” นพ. อภิชาตกล่าวในท้ายที่สุด  

ธาตุกัมมันตรังสี (Radioactive) คือธาตุที่มีองค์ประกอบภายในนิวเคลียสที่ไม่เสถียร ส่งผลให้เกิดการสลายตัว หรือการปล่อยรังสีของธาตุอยู่ตลอดเวลาเพื่อให้จำนวนองค์ประกอบในนิวเคลียสมีความสมดุล และเสถียรมากขึ้น โดยธาตุกัมมันตรังสีนั้นจะเป็นไอโซโทปบางตัวของธาตุบางชนิดเช่น C-14 หรือมักเป็นธาตุที่มีมวลมากหรือมีเลขอะตอมสูงเกินกว่า 82 เช่น เรเดียม (Radium) ที่มีเลขมวลอยู่ที่ 226 และเลขอะตอม 88 หรือยูเรเนียม (Uranium) มีเลขมวลอยู่ที่ 238 และเลขอะตอม 92 เป็นต้น

การค้นพบธาตุกัมมันตรังสี

ธาตุกัมมันตรังสีค้นพบครั้งแรกในปี 1896 โดยนักเคมีชาวฝรั่งเศส อองตวน อองรี แบ็กเกอเรล (Antoine Henri Becquerel) จากความบังเอิญที่เขานำฟิล์มถ่ายรูปวางไว้ใกล้เกลือโพแทสเซียมยูเรนิลซัลเฟต ซึ่งสร้างรอยดำบนแผ่นฟิล์มเสมือนการถูกแสงผ่านเข้าไป เขาจึงเชื่อว่ามีรังสีพลังงานสูงบางชนิดปลดปล่อยออกมาจากเกลือยูเรเนียมก้อนนั้น

นอกจากนี้ เขาทำการทดลองกับสารประกอบของยูเรเนียมชนิดอื่น ต่างให้ผลลัพธ์ไปในทิศทางเดียวกัน โดยหลังจากการค้นพบดังกล่าวเพียง 2 ปี มารี คูรี (Marie Curie) และปีแอร์ คูรี (Pierre Curie) นักเคมีเชื้อสายโปแลนด์ ทำการทดลองกับธาตุหลายชนิดและพบว่าธาตุทอเรียม (Thorium) เรเดียม (Radium) และพอโลเนียม (Polonium) ต่างสามารถแผ่รังสีได้เช่นเดียวกัน จึงส่งผลให้เกิดข้อสรุปร่วมกันที่ว่า ธาตุบางชนิดโดยเฉพาะอย่างยิ่งธาตุที่มีมวลอะตอมสูง มีความสามารถในการแผ่รังสีออกมาได้เองอย่างต่อเนื่อง โดยปรากฏการณ์การแผ่รังสีที่เกิดขึ้นนี้เรียกว่า “กัมมันตภาพรังสี” ขณะที่ธาตุดังกล่าวเรียกว่า “ธาตุกัมมันตรังสี”

รังสีที่แผ่ออกมามีอะไรบ้าง?

เกิดจากการสลายตัวของนิวเคลียสที่มีขนาดใหญ่และมีมวลมาก หรือมีจำนวนโปรตอนภายในนิวเคลียสมาก เพื่อปรับตัวให้มีเสถียรภาพมากขึ้น รังสีแอลฟา หรืออนุภาคแอลฟาในรูปของนิวเคลียสของฮีเลียม (Helium) จึงถูกปล่อยออกมา โดยมีสถานะทางไฟฟ้าเป็นประจุบวก มีมวลค่อนข้างใหญ่ ส่งผลให้รังสีแอลฟาเกิดการเบี่ยงเบนจากการเคลื่อนที่ได้ยาก มีอำนาจทะลุทะลวงต่ำ ไม่สามารถทะลุผ่านสิ่งกีดขวาง เช่น ผิวหนัง แผ่นโลหะบางๆ หรือแผ่นกระดาษไปได้ ดังนั้น เมื่อเกิดการชนเข้ากับสิ่งกีดขวาง รังสีแอลฟาจะถ่ายทอดพลังงานเกือบทั้งหมดออกไป ส่งผลให้เกิดการแตกตัวเป็นไอออนของสารที่รังสีผ่านได้ดี มีอันตรายกับสิ่งมีชีวิตน้อยที่สุด

เกิดจากการสลายตัวของนิวเคลียสที่มีจำนวนนิวตรอนมาก รังสีบีตามีคุณสมบัติคล้ายคลึงกับอิเล็กตรอน (Electron) ซึ่งมีประจุไฟฟ้าเป็นลบและมีมวลต่ำ แต่มีอำนาจทะลุทะลวงสูง (สูงกว่ารังสีแอลฟาราว 100 เท่า) และมีความเร็วในการเคลื่อนที่สูงถึงระดับใกล้เคียงกับความเร็วแสง

เกิดจากการที่นิวเคลียสภายในอะตอมมีพลังงานสูงหรือถูกกระตุ้น จึงก่อให้เกิดรังสีแกมมาที่มีสถานะเป็นกลางทางไฟฟ้า มีสมบัติคล้ายรังสีเอกซ์ (X-ray) คือเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นสั้นหรือมีความถี่สูง ไม่มีประจุและไม่มีมวล เป็นรังสีที่มีพลังงานสูง เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่าแสง และมีอำนาจทะลุทะลวงสูงที่สุด มีอันตรายกับสิ่งมีชีวิตมากที่สุด

การประยุกต์ใช้ธาตุกัมมันตรังสี

  • ด้านธรณีวิทยา: มีการใช้คาร์บอน-14 (C-14) ในการคำนวณหาอายุของโบราณวัตถุหรืออายุของฟอสซิล
  • ด้านการแพทย์: มีการใช้ไอโอดีน-131 (I-131) ในการติดตามเพื่อศึกษาและรักษาโรคต่อมไทรอยด์เป็นพิษ รวมถึงการใช้โคบอลต์-60 (Co-60) และเรเดียม-226 (Ra-226) ในการรักษาโรคมะเร็ง
  • ด้านเกษตรกรรม: มีการใช้ฟอสฟอรัส-32 (P-32) ในการศึกษาเส้นทางการเคลื่อนที่และความต้องการธาตุอาหารของพืช และใช้โพแทสเซียม-32 (K-32) ในการหาอัตราการดูดซึมของต้นไม้
  • ด้านอุตสาหกรรม: มีการใช้ธาตุกัมมันตรังสีในการตรวจหารอยตำหนิ เช่น รอยร้าวของโลหะหรือท่อขนส่งของเหลว รวมไปถึงการใช้ธาตุกัมมันตรังสีในการตรวจสอบ ควบคุมความหนาของวัตถุ และใช้รังสีฉายบนอัญมณีเพื่อสร้างสีสันให้สวยงาม
  • ด้านการถนอมอาหาร: มีการใช้รังสีแกมมาของโคบอลต์-60 (Co-60) เพื่อทำลายแบคทีเรียในอาหาร ช่วยให้เก็บรักษาอาหารไว้ได้นานยิ่งขึ้น
  • ด้านพลังงาน: มีการใช้พลังงานความร้อนที่ได้จากปฏิกิริยานิวเคลียร์ของยูเรเนียม-238 (U-238) ในเตาปฏิกรณ์ปรมาณู สร้างไอน้ำเพื่อใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้า

จะเห็นได้ว่ากัมมันตรังสีใช่ว่าจะส่งผลร้ายแต่เพียงอย่างเดียว ยังมีประโยชน์มากมายหากรู้จักนำมาประยุกต์ใช้ ในปัจจุบันมีการนำประโยชน์จากกัมมันตรังสีมาใช้กันอย่างแพร่หลาย สิ่งหนึ่งที่ทุกคนที่เกี่ยวข้องจะลืมไม่ได้เลยคือการป้องกันอันตรายจากรังสีเหล่านี้

อันตรายจากธาตุกัมมันตรังสี

รังสีสามารถส่งผลให้ตัวกลางที่เคลื่อนผ่านแตกตัวเป็นไอออนได้ รังสีชนิดต่างๆ จึงถือเป็นอันตรายต่อมนุษย์ รวมถึงสิ่งมีชีวิตอื่นๆ การได้รับหรือสัมผัสกับรังสีที่เป็นอันตรายสามารถส่งผลให้ร่างกายเกิดการเจ็บป่วย จากการที่เซลล์ซึ่งประกอบขึ้นเป็นอวัยวะดังกล่าวเกิดการแตกตัว รวมไปถึงเพิ่มความเสี่ยงของการเกิดโรคร้าย เช่น โรคมะเร็ง นอกจากนี้ หากร่างกายได้รับรังสีที่มีอานุภาพสูงเป็นเวลานาน อาจส่งผลกระทบลึกลงไปถึงระดับสารพันธุกรรมภายในเซลล์ ทำให้การสร้างเซลล์ใหม่ในร่างกายเกิดการกลายพันธุ์ โดยเฉพาะเซลล์ที่ทำหน้าที่ในการสืบพันธุ์ ซึ่งเป็นอันตรายอย่างยิ่งต่อการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมไปยังทายาทรุ่นต่อไป

อุปกรณ์ที่ใช้สำหรับตรวจวัดระดับรังสีมีอะไรบ้าง

  • Survey Meter หรืออุปกรณ์สำหรับสำรวจแหล่งกำเนิดรังสีชนิดเคลื่อนย้ายได้ วัตถุประสงค์เพื่อสำรวจปริมาณรังสีในสถานที่ต่างๆหรือติดตั้งเพื่อวัดการแผ่รังสีในบริเวณที่สนใจ บางรุ่นของเครื่องมือสามารถระบุชนิดของรังสีจากฐานข้อมูลได้อีกด้วย
  • Personal Monitor หรืออุปกรณ์ชนิดพกพามีความไวสูง ใช้เพื่อตรวจวัดปริมาณรังสีที่แผ่ออกมาจากเครื่องมือ หรือกระบวนการต่างๆในการผลิต
  • Personal Dosimeter หรืออุปกรณ์พกติดตัว สำหรับรวบรวมปริมาณรังสีสะสมที่ได้รับในการทำงานในพื้นที่เสี่ยงจากภัยรังสี ทั้งนี้เพื่อป้องกันไม่ให้บุคลากรได้รับอันตรายจากรังสีมากเกินค่ามาตรฐานจนอาจเป็นอันตรายได้
  • Portal Security หรืออุปกรณ์ตรวจจับรังสีในพื้นที่ขนาดใหญ่ มักติดตั้งเพื่อเป็นการแจ้งเตือนภัย ให้ผู้รักษาความปลอดภัยได้ทราบและแก้ไขได้ทันท่วงที มักใช้การควบคุมจากระยะไกล

จะเห็นแล้วว่าการเลือกใช้ชนิดของอุปกรณ์ให้เหมาะสม สำคัญต่อการป้องกันอันตราย การคุกคามจากกัมมันตภาพรังสี หากมีข้อสงสัยหรือข้อเสนอแนะประการใด สามารถติดต่อพวกเราได้ทาง @scispec ได้เลยนะครับ วันนี้ขอลาไปก่อน สวัสดีครับ