การวัดระดับโดยวิธีวัดการแผ่รังสี

การวัดระดับโดยวิธีวัดการแผ่รังสีของสารกัมมันตภาพ (Neuclear Radiation Type) วิธีการวัดระดับโดยวัดการแผ่รังสีของสารกัมมันตภาพเริ่มมีใช้เป็นครั้งแรกประมาณปี ค.ศ. 1950 สําหรับใช้วัดระดับในงานที่มีปัญหาซึ่งวิธีการวัดแบบมาตรฐานที่กล่าวมาแล้วไม่สามารถวัดได้ เช่น ตัววัด ต้องสัมผัสสารที่เหนียว กัดกร่อน ขัดสี มีอุณหภูมิสูง มีความดันสูง มีไอกรด มีความชื้นสูง อันจะมีผล กระทบกระเทือนต่อการทํางานของตัววัดระดับหรือทําให้มีอายุการใช้งานสั้นลง 

สารกัมมันตภาพที่นำมาใช้งาน

หลักการของเครื่องวัดระดับแบบวิธีการแผ่รังสี ใช้สารกัมมันตภาพ เช่น เรเดียม ซีเซียม 137 หรือ โคบอลต์ 60 ซึ่งโดยธรรมชาติจะแผ่รังสีหลายย่านความถี่ออกมาตลอดเวลา เช่น แอลฟาเบตา และแกมมา รังสีที่ใช้ในงานวัดระดับ คือ แกมมา เพราะรังสีแอลฟาโดยธรรมชาติของมันจะไม่เจาะผ่าน (Nonpene- trating) เข้าไปในเนื้อของสาร ดังนั้นรังสีแอลฟาจึงไม่พบที่ประยุกต์ใช้กับงานด้านเครื่องมือวัดในงาน อุตสาหกรรม รังสีเบตาสามารถเจาะผ่านเข้าไปในเนื้อสารต่าง ๆ ได้บ้าง ส่วนใหญ่จะพบใช้งานในการวัด วัสดุที่มีผิวงานไม่หนานัก รังสีแกมมาให้พลังงานในการแผ่รังสีสูงสามารถเจาะผ่านเข้าไปเนื้อสารได้ดี มีที่ ใช้งานในด้านเครื่องมือวัดหลายประเภท เช่น งานวัดความหนาแน่น วัดน้ําหนัก

หน่วยวัดความเข้มของการแผ่รังสี

หน่วยวัดความเข้มของการแผ่รังสีวัดเป็น “คูรี” (1 คูรีมีค่า 3.7 x 10^10 disintegration ต่อ วินาที) แต่ครีเป็นหน่วยใหญ่ หน่วยที่ใช้ในทางปฏิบัติจึงวัดเป็น “มิลลิคูรี” (10^-3) คูรี) สารที่ให้รังสี (Radioactive Material) ที่ใช้โดยทั่วไปมีอยู่ 3 ชนิดคือ

1. เรเดียม เป็นสารที่มีราคาแพงแต่ให้อายุการใช้งานนานที่สุด โดยให้อายุการใช้งานที่ Half- life (หมายถึง ช่วงเวลาที่เรเดียมลดความเข้มเหลือเพียงครึ่งหนึ่งของความเข้มในตอนเริ่มใช้งาน) ซึ่งเป็น ระยะเวลาประมาณ 1400 ปี เรเดียมเป็นสารที่ให้พลังงานการแผ่รังสีน้อยเมื่อเทียบกับซีเซียม 137 และ โคบอลต์ 60 ถ้าต้องการให้ได้ความเข้มของรังสี 1 คีรี จะต้องใช้เรเดียมถึง 1000 มิลลิกรัม
2. ซีเซียม 137 ให้ความเข้มของพลังงานการแผ่รังสีปานกลาง โดยซีเซียม 137 เพียง 11.5 มิลลิกรัมจะให้ความเข้ม 1 คูรี อายุการใช้งานที่ Halflife ของซีเซียม 137 ประมาณ 33 ปี
3. โคบอลต์ 60 ให้ความเข้มของพลังงานการแผ่รังสีมากกว่าสองแบบแรก โดยโคบอลต์ 60 เพียง 0.88 มิลลิกรัม จะให้ความเข้ม 1 คูรี อายุการใช้งานที่ Halflife ของโคบอลต์ 60 ประมาณ 5 ปี เท่านั้น

รังสีแกมมาเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่สูงและมีความยาวคลื่นสั้นมาก หน่วยวัดความเข้ม ในอากาศอีกหน่วยหนึ่งจะวัดเป็น milliroentgen ในทางอุตสาหกรรมหน่วยการวัดความเข้มจะระบุเป็น milliroentgen ต่อชั่วโมง 

หลักการทำงานของเครื่องมือวัดระดับด้วยวิธีวัดการแผ่รังสีหรือแบบนิวเคลียร์

ข้อดีของวิธีการตรวจวัดระดับโดยใช้การแผ่รังสีแบบนิวเคลียร์นี้คือ เซนเซอร์หรืออุปกรณ์ตรวจวัดที่ใช้ในกระบวนการสามารถติดตั้งไว้ด้านนอกถังบรรจุโดยไม่จําเป็นต้องสัมผัสกับสภาพกระบวนการโดยตรง

ดังนั้นจึงทําให้การบํารุงรักษาและซ่อมแซมกระทําได้ง่าย เป็นการลดต้นทุนในการผลิตลงไปได้อีกทางหนึ่ง การตรวจวัดระดับแบบนิวเคลียร์สามารถกระทําได้ 2 วิธี คือ แบบใช้แหล่งกําเนิดรังสีแกมมาเพียงชุดเดียว (Single Gamma Source) และแบบใช้แหล่งกําเนิดรังสีแกมมาหลายชุด (Multiple Gamma Source) 

แหล่งกําเนิดรังสีแกมมาทําหน้าที่กําเนิดรังสีแกมมาและแผ่รังสีออกมาผ่านตัวกลางซึ่งเป็นระดับของ กระบวนการไปยังตัวรับการแผ่รังสี (Radiation Detector) เนื่องจากคุณสมบัติในการแผ่รังสีผ่านตัวกลางที่ เป็นสภาพกระบวนการและอากาศนั้นมีความแตกต่างกัน ทําให้ตัวรับการแผ่รังสีสามารถรับรู้และตรวจสอบได้และทําการปรับเปลี่ยนให้กลายเป็นสัญญาณเอาต์พุตที่มีค่าเป็นสัดส่วนกับระดับของกระบวนการในถังบรรจุ การใช้งานอุปกรณ์ตรวจวัดระดับแบบนิวเคลียร์โดยใช้แหล่งกําเนิดรังสีแกมมาเพียงชุดเดียวนั้นพบว่า ความ แม่นยํา (Accuracy) ในการวัดจะมีค่าต่ำกว่าแบบใช้แหล่งกําเนิดรังสีแกมมาหลายชุด

ข้อควรระวังในการใช้งานเครื่องมือวัดที่มีสารกัมนันตภาพรังสี

การวัดระดับด้วยเครื่องมือวัดระดับชนิดการแผ่รังสีแกมมาเป็นการวัดโดยอ้อม เครื่องมือวัดไม่ต้องสัมผัสกับตัวกลางที่ต้องการวัดระดับ เหมาะสําหรับการวัดระดับของเหลวที่มีสมบัติเป็น สารกัดกร่อน มีความหนืดสูง นอกจากนี้ ยังสามารถทํางานภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูง มีความ ดันสูง มีความชื้นสูง โดยไม่ก่อให้เกิดความเสียหายกับเครื่องมือวัดอีกด้วย สามารถประยุกต์ใช้ งานได้อย่างหลากหลาย วัดได้ทั้งระดับของแข็งและของเหลว แบบจุดและแบบต่อเนื่อง อย่างไรก็ตามการใช้งานเครื่องมือวัดชนิดนี้อาจก่อให้เกิดอันตรายกับผู้ปฏิบัติงาน ซึ่งควรตรวจสอบการใช้งานเครื่องมือวัดอย่างสม่ำเสมอ และควรระมัดระวังในระหว่างการปฏิบัติงาน ย่านการวัดสําหรับเครื่องมือวัดระดับประเภทนี้อยู่ในช่วง 25 mm ถึง 7 m ที่ค่าความแม่นยําประมาณ 7% ของค่าเต็มสเกล

ซีเซียม 137 คืออะไร สารกัมมันตรังสี อันตรายแค่ไหน

อันตรายจากการสัมผัสสารกัมมันตรังสี ซีเซียม 137 สำหรับอันตรายจากการสัมผัสสารกัมมันตรังสี สำนักงานป้องกันควบคุมโรคที่ 6 ชลบุรี กรมควบคุมโรค กระทรวงสาธารณสุข ระบุว่า อันตรายจากการสัมผัสสารกัมมันตรังสี ซีเซียม 137 ได้รับอันตรายมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับปริมาณของรังสี ชนิดของรังสีที่ได้รับ อาการที่พบเมื่อสัมผัสสารกัมมันตรังสี ซีเซียม 137 เมื่อสัมผัสสารกัมมันตรังสี ซีเซียม 137 อาการที่พบคือ ไข้ คลื่นไส้ อาเจียน เบื่ออาหาร ถ่ายเหลว ผิวหนังบริเวณที่โดนรังสีจะเกิดแผลไหม้พุพอง ในกรณีสัมผัสปริมาณมาก ส่งผลกระทบต่อระบบเลือด กดไขกระดูก ระบบประสาท ชักเกร็ง และอาจเสียชีวิตได้

ข้อควรปฏิบัติหลังการสัมผัส ซีเซียม 137

• ลดการปนเปื้อน โดยล้างตาให้น้ำไหลผ่านจากหัวตาไปทางหางตาด้วยน้ำสะอาด ล้างมือ อาบน้ำ สระผม และเปลี่ยนเสื้อผ้า ใส่ถุงปิดป่ากให้สนิทเพื่อตรวจสอบว่ามีการปนเปื้อนสารกัมมันตรีงสีหรือไม่
• ไปลงทะเบียนยังหน่วยงานที่กำหนด ให้มีการจัดทำทะเบียนผู้สัมผัสหรืออยู่ในเหตุการณ์เพื่อการเฝ้าระวังสุขภาพและควบคุมการแพร่กระจายของกัมมันตรังสี
• ห้ามหยิบจับวัตถุทุกชนิด ห้ามสูบบุหรี่ ห้ามรับประทานอาหารและเครื่องดื่ม ห้ามนำมือสัมผัสบริเวณภายในพื้นที่ที่เจ้าหน้าที่ได้กำหนดไว้ให้เป็นพื้นที่อันตราย

การป้องกันและการปฏิบัติตน

• หลีกเลี่ยงการสัมผัสสารกัมมันตรังสีหรือกล่องเหล็กต้องสงสัย
• ถ้าอยู่ในที่เกิดเหตุให้ไปลงทะเบียนผู้สัมผัสสารกัมมันตรังสียังหน่วยงานที่กำหนด
• รวบรวมสิ่งของหรือเสื้อผ้าที่คาดว่าอาจมีการปนเปื้อนของสารกัมมันตรังสีให้หน่วยงานที่มีหน้าที่ตรวจสอบก่อนนำไปใช้
• ควรล้างมือทุกครั้งก่อนรับประทานอาหารและเครื่องดื่ม
• ติดตามข้อมูลสถานการณ์การเกิดเหตุ และปฏิบัติตามประกาศอย่างเคร่งครัด

อย่างไรก็ตาม ให้สังเกตอาการที่ควรพบแพทย์ ได้แก่ คลื่นไส้อาเจียน ถ่ายเหลวมากเกินกว่า 2 ครั้ง มีไข้ หนาวสั่น ชักเกร็ง มีเลือดออกที่ใดที่หนึ่งภายในหนึ่งสัปดาห์หลังโดนรังสี หรือมีการปนเปื้อนสารกัมมันตรังสี ซีเซียม 137

 

อ้างอิง

• รศ.ดร.วรพงศ์ ตั้งศรีรัตน์ (2550). การวัดและควบคุมกระบวนการ. สำนักพิมพ์ ส.ส.ท.
• สมศักดิ์ กีรติวุฒิเศรษฐ์ (2555). หลักการและการใช้งานเครื่องมือวัดอุตสาหกรรม. สำนักพิมพ์ ส.ส.ท.
• รศ.ดร.นวภัทรา หนูนาค และ รศ.ดร.ทวีพล ซึ่อสัตย์ (2561). การวัดและเครื่องมือวัด การประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร. สำนักพิมพ์สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง
• กรมควบคุมโรค กระทรวงสาธารณสุข