สารกัมมันตรังสี คืออะไร?

ธาตุกัมมันตรังสี หมายถึง ธาตุที่แผ่รังสีได้ เนื่องจากนิวเคลียสของอะตอมไม่เสถียร เป็นธาตุที่มีเลขอะตอมสูงกว่า 82

กัมมันตภาพรังสี หมายถึง ปรากฏการณ์ที่ธาตุแผ่รังสีได้เองอย่างต่อเนื่อง รังสีที่ได้จากการสลายตัว มี 3 ชนิด คือ รังสีแอลฟา รังสีบีตา และรังสีแกมมา

การแผ่รังสี จะทำให้เกิดธาตุใหม่ได้ หรืออาจเป็นธาตุเดิมแต่จำนวนโปรตอนหรือนิวตรอนอาจไม่เท่ากับธาตุเดิม และธาตุกัมมันตรังสีแต่ละธาตุ มีระยะเวลาในการสลายตัวแตกต่างกันและแผ่รังสีได้แตกต่างกัน เรียกว่าครึ่งชีวิตของธาตุ โดยครึ่งชีวิตเป็นสมบัติเฉพาะตัวของแต่ละไอโซโทปและสามารถใช้เปรียบเทียบอัตราการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีแต่ละชนิดได้ ตัวอย่างเช่น ไอโอดีน-131 มีครึ่งอายุ 8 วัน เมื่อนำมาเก็บเป็นเวลา 40วัน จะเหลือพลังงานเพียง 3 % เท่านั้น สารบางตัวมีครึ่งอายุค่อนข้างนาน เช่น โคบอลท์-60 มีครึ่งอายุ 5.2 ปี, ถ้าต้องการให้เหลือพลังงาน 3% ต้องเก็บนานถึง 25 ปี ส่วนแร่ซีเซียม-137 มีครึ่งอายุ 30 ปี ต้องใช้เวลานานถึง 150 ปี จึงจะเหลือพลังงาน 3%

สารกัมมันตรังสีบางชนิดมีอยู่แล้วตามธรรมชาติ เช่น แร่เรเดียม-226,ยูเรเนียม-238 ฯลฯ แต่ที่มีใช้ในวงการแพทย์ปัจจุบันเป็นสารที่มนุษย์ผลิตขึ้น เช่น โคบอลท์-60, ซีเซียม-137, อิริเดียม-192 เป็นต้น

ชนิดและสมบัติของรังสีบางชนิด

Cesium-137 (ซีเซียม-137,CS-37) คือ ไอโซโทปของซีเซียมซึ่งเป็นสารกัมมันตภาพรังสี ที่มีเลขอะตอมเท่ากับ 55 มีครึ่งชีวิต (half life) 30 ปี สลายโดยปล่อยรังสีบีตาและรังสีแกมมา เป็นหนึ่งในผลผลิตการแบ่งแยกนิวเคลียส พบในฝุ่นกัมมันตรังสีที่ตกค้างจากการทดลองลูกระเบิดอะตอม และจากอุบัติเหตุทางนิวเคลียร์ ใช้เป็นตัวชี้บอกปริมาณนิวไคลด์กัมมันตรังสี(activity of a radionuclide) ในอาหารที่ผ่านการฉายรังสี (food irradiation) หรือการปนเปื้อนของสารกัมมันตรังสีที่เกิดการปนเปื้อนในอาหารจากสิ่งแวดล้อมโดยไม่เจตนา

การปนเปื้อนของซีเซียม-137 ในอาหาร

การปนเปื้อนของซีเซี่ยม-137 ในสิ่งแวดล้อมจากอุบัติเหตุทางนิวเคลียร์ มีโอกาสได้โดยตกค้างใน สิ่งแวดล้อม แหล่งน้ำพืช สัตว์ จะแพร่เข้าสู่ร่างกายของมนุษย์ และสัตว์ได้ ทางห่วงโซ่อาหาร ด้วยการบริโภคอาหารที่มีการปนเปื้อน

การวัดค่า และ ปริมาณซีเซียม-137 มาตรฐานในอาหาร

การวัดปริมาณจากการสลายตัวของสารกัมมันตรังสี มีหน่วยในระบบ SI เป็นเบคเคอเรล (Becquerel,Bq) หมายถึงจำนวนนิวเคลียสของสารกัมมันตรังสีที่แตกตัวในหนึ่งวินาที (decays per second)

องค์การอาหารและยา กำหนดให้ตรวจปริมาณการปนเปื้อนของสารกัมมันตรังสีในอาหาร 3 ชนิดคือ ไอโอดีน 131 (Iodine-131) ซีเซียม 137 (Cesium-137) และซีเซียม 134 (Cesium-134) หน่วยวัดปริมาสารกัมมันตรังสีในเครื่องดื่มหรือของเหลวจะใช้หน่วย “เบคเคอเรลต่อลิตร” ส่วนอาหารหรือของแข็งจะมีหน่วยเป็น “เบคเคอเรลต่อกิโลกรัม”

อันตรายจากซีเซียม -137

ซีเซียม-137 เป็นอันตรายทางอาหาร (food hazard) ประเภทอันตรายทางเคมี (chemical hazard) เมื่อได้รับเข้าไปในร่างกาย จะกระจายไปทั่วร่างกาย ส่วนใหญ่จะสะสมอยู่ในเนื้อเยื่อ และส่วยน้อยอยู่ในตับและไขกระดูก แต่จะถูกขับออกโดยกระบวนการทางชีวภาพ ทางเหงื่อและ ปัสสาวะ

ซีเซียม 137 เป็นสารก่อมะเร็ง โอกาสที่จะเป็นมะเร็งคือต้องกินสารปนเปื้อนนั้น เป็นระยะเวลานานๆ ต่อเนื่องกันมากกว่า พิษของของ Cesium-137 ให้ผลรุนแรงน้อยกว่า ไอโอดีน-131 (Iodine-131)

Iodine-131 (I-131)

I-131 เป็นไอโซโทปรังสีรุ่นแรก ๆ ของโลก nuclear medicine เลยก็ว่าได้ I-131 เป็นที่รู้จักและถูกนำมาใช้ด้านการแพทย์ I-131 ที่ได้จะต้องผ่านการทดสอบคุณภาพทั้งทางด้าน chemical purity, radiochemical purity, radionucledic purity และด้านอื่นอีก

ผลของรังสีต่อสิ่งมีชีวิต

รังสีที่แผ่ออกจากธาตุกัมมันตรังสี คือ กัมมันตภาพรังสี (radioactivity) เมื่อผ่านเข้าไปในสิ่งมีชีวิตทั้งหลายจะทำให้เกิดการแตกตัวเป็นไอออนของอะตอมตามแนวทางที่รังสีผ่านไปทำให้เกิดผลเสียต่อสิ่งมีชีวิต 2 แบบ คือ

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

2. ผลของรังสีที่เกี่ยวกับการสืบพันธุ์ คือ ทำให้โครโมโซม (chromosome) เกิดการเปลี่ยนแปลงมีผลทำให้ลูกหลานเกิดเปลี่ยนลักษณะได้

โดยหลักการการปนเปื้อนของสารกัมมันตรังสีในน้ำทะเล จะส่งผลให้เกิดการกลายพันธุ์ในสัตว์ทะเลได้ โดยเฉพาะที่กลุ่มสารกัมมันตรังสีที่ให้เบต้า จะมีผลต่อการกลายพันธุ์ ทั้งนี้ต้องขึ้นกับปริมาณการรับและการสะสม เช่น หากสารกัมมันรังสีลงไปในน้ำ และแพลงก์ตอนรับสารรังสีเข้าไป เมื่อหอย ปลา กินแพลงก์ตอนเป็นล้านตัว จะเพิ่มความเข้มข้นไปเรื่อยๆสะสมในห่วงโซ่อาหาร อย่างไรก็ตาม ขณะนี้ยังไม่มีผลการยืนยันที่ชัดเจนว่าจะถึงขั้นเปลี่ยนระบบนิเวศน์ใต้ทะเลหรือไม่ แต่มีความเสี่ยงต่อการทำให้สิ่งมีชีวิตกลายพันธุ์มากกว่า

อาการที่อาจเกิดขึ้นเนื่องจากได้รับกัมมันตรังสีโดยไม่มีการควบคุม

• คลื่นไส้ อาเจียน
• อ่อนเพลีย
• เม็ดเลือดขาวถูกทำลายอย่างรุนแรง
• ระบบการสร้างโลหิตจากที่ไขกระดูกบกพร่อง
• ร่างกายความต้านทานโรคต่ำ
• เกิดความผิดปกติบริเวณที่ถูกรังสี เช่น ผิวหนังไหม้พุพอง ผมร่วง ปากเปื่อย เป็นต้น

การป้องกันอันตรายจากสารกัมมันตรังสี

รังสีทุกชนิดมีอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตทั้งนั้น จึงต้องทำการป้องกันไม่ให้ร่างกายได้รับรังสี หรือได้รับแต่เพียงปริมาณน้อยที่สุด ในกรณีที่ไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้เนื่องจากต้องทำงานเกี่ยวข้องกับรังสีแล้ว ควรมีหลักยึดถือเพื่อปฏิบัติดังนี้

1. เวลาของการเผย (time of exposure) โดยใช้เวลาในการทำงานในบริเวณที่มีรังสีให้สั้นที่สุด

2. ระยะทาง (Distance) การทำงานเกี่ยวกับรังสีควรอยู่ห่างจากแหล่งกำเนิดรังสีมาก ๆ ทั้งนี้เพราะความเข้มของรังสีจะแปรผกผันกับกำลังสองของระยะทาง

3. เครื่องกำบัง (Shielding) เครื่องกำบังที่วางกั้นระหว่างคนกับแหล่งกำเนิดรังสีจะดูดกลืนบางส่วนของรังสีหรืออาจจะทั้งหมดเลยก็ได้ ดังนั้นในกรณีที่ต้องทำงานใกล้กับสารกัมมันตรังสี และต้องใช้เวลานานในการปฏิบัติงาน เราจำเป็นต้องใช้เครื่องกำบังช่วยเครื่องกำบังที่ดีควรเป็นพวกโลหะหนัก

ประโยชน์จากการใช้ธาตุกัมมันตรังสี

1. ด้านธรณีวิทยา การใช้คาร์บอน-14 (C-14) คำนวณหาอายุของวัตถุโบราณ

2. ด้านการแพทย์ ใช้ไอโอดีน-131 (I-131) ในการติดตามเพื่อศึกษาความผิดปกติของต่อมไธรอยด์ โคบอลต์-60 (Co-60) และเรเดียม-226 (Ra-226) ใช้รักษาโรคมะเร็ง

3. ด้านเกษตรกรรม ใช้ฟอสฟอรัส 32 (P-32) ศึกษาความต้องการปุ๋ยของพืช ปรับปรุงเมล็ดพันธุ์ที่ต้องการ และใช้โพแทสเซียม-32 (K–32) ในการหาอัตราการดูดซึมของต้นไม้

4. ด้านอุตสาหกรรม ใช้ธาตุกัมมันตรังสีตรวจหารอยตำหนิ เช่น รอยร้าวของโลหะหรือท่อขนส่งของเหลว ใช้ธาตุกัมมันตรังสีในการ ตรวจสอบและควบคุมความหนาของวัตถุ ใช้รังสีฉายบนอัญมณีเพื่อให้มีสีสันสวยงาม

5. ด้านการถนอมอาหาร ใช้รังสีแกมมาของธาตุโคบอลต์-60 (Co–60) ปริมาณที่พอเหมาะใช้ทำลายแบคทีเรียในอาหาร จึงช่วยให้เก็บรักษาอาหารไว้ได้นานขึ้น

6. ด้านพลังงาน มีการใช้พลังงานความร้อนที่ได้จากปฏิกิริยานิวเคลียร์ในเตาปฏิกรณ์ปรมาณูของยูรีเนียม-238 (U-238) ต้มน้ำให้กลายเป็นไอ แล้วผ่านไอน้ำไปหมุนกังหัน เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า

ประกาศกระทรวงสาธารณสุข เรื่อง มาตรฐานอาหารที่ปนเปื้อนสารกัมมันตรังสี ณ 11 เมษายน 2554 ให้อาหารที่ปนเปื้อนสารกัมมันตรังสี เป็นอาหารที่กำหนดมาตรฐาน ต้องมีมาตรฐานโดยตรวจพบสารกัมมันตรังสีปนเปื้อนได้ไม่เกินปริมาณ ดังต่อไปนี้
(1) ไอโอดีน-131 (131I, Iodine-131) ไม่เกิน 100 เบคเคอเรลต่อกิโลกรัม (Bq/kg) หรือเบคเคอเรลต่อลิตร (Bq/l)
(2) ซีเซียม-134 (134Cs, Cesium-134) และซีเซียม-137 (137Cs, Cesium-137) รวมกันไม่เกิน 500 เบคเคอเรลต่อกิโลกรัม (Bq/kg) หรือ เบคเคอเรลต่อลิตร (Bq/l)

ที่มา
– สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน)
– https://www.oknation.net/blog/DIVING/2011/03/16/entry-1