18/06/61

1

ความร พนฐานเกยวกบ

พลงงานนวเคลยรและรงส

ขอบคณ Power point ธรพทธ มานวงศ

นางสาวโมรพฐฐ ล าเจยกเทศ นกฟสกสรงสช านาญการพเศษ

เนอหา

1. พลงงานนวเคลยรและรงส

2. รงสในสงแวดลอม และในชวตประจ าวน

3. การใชวสดนวเคลยรและกมมนตรงสใหเกดประโยชน (ทางสนต)

4. การใชวสดนวเคลยรและกมมนตรงสในทางมชอบ

5. ผลกระทบของรงสตอสงมชวต

18/06/61

2

1. พลงงานนวเคลยรและรงส

การสรางสรรคของมนษยธรรมชาต

รงสมาจากไหน ?

18/06/61

3

ธาตกมมนตรงส

ยเรเนยม (U-238 & U-235)

ธอเรยม (Th-232)

ธาตกมมนตรงสทมอย ในธรรมชาต

18/06/61

4

สารกมมนตรงสทมนษยสรางขน

สารรงสมาตรฐาน

สารรงสในการแพทย

1. ตนก าเนดรงสแบบปดผนก

(Sealed source)

2. ตนก าเนดรงสแบบไมปดผนก

(Unsealed source)

18/06/61

5

เครองเอกซเรยส าหรบรงสวนจฉย เครอง Linac ส าหรบรงสรกษา

รงสทมนษยสรางขน

รงสทมนษยสรางขน

Synchrotron light source

X-ray

18/06/61

6

รงส คอ พลงงานทแผจากตนก าเนดรงสผานอากาศหรอสสาร

คลนแมเหลกไฟฟา เชน ความรอน แสงสวาง คลนวทย รงสเอกซ รงสแกมมา

กระแสของอนภาค ทเคลอนตวเรว เชน รงสคอสมก รงสแอลฟา รงสบตา นวตรอน โปรตอน

รงส ?

โครงสรางของอะตอม

นวเคลยส

อะตอม

รศมอะตอมเปนประมาณ 2 หมนเทาของรศมนวเคลยส

18/06/61

7

ชนดของรงส

18/06/61

8

DaughterDaughter

ParentParent

1 half-life 2 half-life

15

คาครงชวต (Half life)

Parent

10 วน 20 วนสมมต คาครงชวต = 10 วน

2. รงสในสงแวดลอม และในชวตประจ าวน

18/06/61

9

17Source: http://www.mext.go.jp

18/06/61

10

Cosmic Radiation

• รงสคอสมค

• C-14

Terrestrial

Radiation

• รงสแกมมาจาก

พนดน

Radioactivity in the

body

• เรดอนและทอรอน

• K-40 ในรางกาย

(โพแทสเซยม-40)

• ยเรเนยม ทอเรยม

ในรางกาย

19

รงสจากแหลงธรรมชาต

18/06/61

11

3. การใชวสดนวเคลยรและกมมนตรงสใหเกดประโยชน

(ทางสนต)

18/06/61

12

การใชประโยชนวสดนวเคลยร (ทางสนต)

1. โรงไฟฟาพลงงานนวเคลยร

2. เรอพลงงานนวเคลยร

3. ยานส ารวจอวกาศพลงงานนวเคลยร

4. ท าน าบรสทธจากพลงงานนวเคลยร

(Nuclear desalination)

23

https://www.nei.org/Knowledge-Center/Other-Nuclear-Energy-Applications/Space-Exploration

โรงไฟฟาพลงงานนวเคลยร

18/06/61

13

เรอขนเครองบนพลงงานนวเคลยร

Pressurized water reactors fuel

เชอเพลงใช 93% U235

speeds in excess of 33 knots (60 km/h)

100 เมกะวตต (ก าลง)

เรอด าน าพลงงานนวเคลยร

100 เมกะวตต (ก าลง)

เชอเพลงใช 20%-96% U235 ผสมกบ U238

18/06/61

14

enriched uranium ~32 กโลกรม

https://www.rdmag.com/article/2017/02/nuclear-reactors-power-space-exploration

https://www.nei.org/Knowledge-Center/Other-Nuclear-Energy-Applications/Space-Exploration

พลงงานไฟฟา 300 วตต

ยานส ารวจอวกาศพลงงานนวเคลยร

Nuclear thermal rocket

ท าน าบรสทธจากพลงงานนวเคลยร

https://www.oecd-nea.org/ndd/workshops/nucogen/presentations/8_Khamis_Overview-nuclear-desalination.pdf

18/06/61

15

การใชประโยชนวสดกมมนตรงส (ทางสนต)

1. การแพทย

2. อตสาหกรรม

3. อาหารและการเกษตร

4. การศกษาวจย

5. อนๆ

29

การแพทย

รงสรกษา (Radiotherapy)

รงสรกษาระยะไกลรงสรกษาระยะใกล

30

18/06/61

16

การแพทย

31

► รงสรกษาระยะใกล

►รกษามะเรงตอมลกหมาก

125I (0.2-0.8 mCi/เมด)

103Pd (0.5-3.0 mCi/เมด)

131Cs (2.5-3.4 mCi/เมด)

Brachytherapy

► ใชรกษามะเรง

137Cs (30 เมดๆ ละ 40 mCi)

60Co (2 Ci)

192Ir (12 Ci)

►โรคตอตาและมะเรงตา

90Sr (50 และ 100 mCi)

106Ru (1 mCi)

รงสรกษา (Radiotherapy)

เวชศาสตรนวเคลยร (Nuclear Medicine)

32

การแพทย

การวนจฉยโรค

99mTc (เทคนเชยม-99m)

201Tl (แทลเลยม-201)

111In (อนเดยม-111)

67Ga (แกลเลยม-67)

133Xe (ซนอน-133)

125I (ไอโอดน-125)

131I (ไอโอดน-131)

18F (ฟลออรน-18)ปรมาณทใชงานตงแตระดบไมโครคร (µCi) ถง มลลคร (mCi)

18/06/61

17

เวชศาสตรนวเคลยร (Nuclear Medicine)

33

การแพทย

การรกษาโรค

131I (ไอโอดน-131)

153Sm (ซาแมเรยม-153)

89Sr (สทรอนเชยม-89)

188Re (รเนยม-188)

186Re (รเนยม-186)

90Y (อตเทรยม-90)

32P (ฟอสฟอรส-32)

169Er (เออรเบยม-169)

223Ra (เรเดยม-223) ปรมาณทใช

ไมเกน 200 มลลคร (mCi)

อตสาหกรรม

การฉายรงสทางอตสาหกรรม (Irradiation)

60Co 5,000 – 15,000,000 Ci

137Cs 5,000 – 5,000,000 Ci

18/06/61

18

การตรวจสอบโดยไมท าลาย (Non-Destructive Testing) : การถายภาพดวยรงส

60Co

โคบอลต -60

11-200 Ci

0.41-7.4 TBq

75Se

ซลเนยม -75

80 Ci

3 TBq

192Ir

อรเดยม-192

5-200 Ci

0.19-7.4 TBq

35

อตสาหกรรม

การตรวจสอบโดยไมท าลาย (Non-Destructive Testing)

: การตรวจสอบดวยรงส เชน การตรวจสอบสภาพการผลตหรอหาการอดตน หกพง

36

137Cs (ซเซยม-137)

60Co (โคบอลต-60)

อตสาหกรรม

► ตรวจสอบหอกลน

ปโตรเลยม

18/06/61

19

เครองวดเชงนวเคลยร (Nuclear Gauge)

เครองวดความหนา (Thickness Gauges)

37

อตสาหกรรม

85Kr (คลปทรอน-85) 0.05 – 1 Ci

90Sr (สทรอนเชยม-90) 0.01 – 0.2 Ci

241Am (อะเมรเซยม-241) 0.3 – 0.6 Ci

147Pm (โพรมเทยม-147) 0.002 – 0.05 Ci

244Cm (คเรยม-244) 0.2 – 1 Ci

เครองวดความชน/ความหนาแนน

(Moisture/Density Gauges) ในดน

241Am/Be 0.25 – 2.6 Ci

137Cs 0.001 – 0.01 Ci

38

อตสาหกรรม

เครองวดแบบแทงส ารวจหลมลก

ดวยรงส (Well logging gauges)

241Am/Be 0.5 – 23 Ci

252Cf 0.027 – 0.11 Ci

137Cs 1 – 2 Ci

18/06/61

20

อาหารและการเกษตร

การฉายรงสอาหาร (Food irradiation) และผลผลตทางการเกษตร

► ก าจดแมลง และไขแมลง ทปนเปอนใน

พชผลทางการเกษตรส าหรบสนคา

สงออก อาทเชน มงคด เงาะ ล าไย ลนจ

มะมวง สบปะรด และ มะขามหวาน

► ยบยงการงอก เชน หอมหวใหญ และ

กระเทยม มนฝรง

► ฆาเชอจลนทรย แบคทเรย พยาธใน

อาหาร

► การฉายรงส เครองเทศ สมนไพร

39

การฉายรงสทางการเกษตรอนๆ

► การใชรงสเพอการก าจดแมลงศตรพช

บางชนดโดยวธท าใหตวผเปนหมน

► ฉายพนธพช เพอใหเกดการเปลยนแปลง

ทางพนธกรรม(Induced Mutation) เชน

ขาวขาวมะล 105 ขาวพนธ กข15 ถว

เหลอง

► เทคนคการสะกดรอยดวยรงสใชศกษา

เกยวกบการดดซมแรธาต และปย

40

อาหารและการเกษตร

18/06/61

21

การศกษาวจย

63Ni 0.005 – 0.02 Ci

41

55Fe 0.003 – 0.14 Ci

55Cd 0.03 – 0.15 Ci

อปกรณตรวจจบอเลกตรอน

(Electron capture devices)

อปกรณวเคราะหแบบการเรองรงสเอกซ

(X ray fluorescence (XRF) devices)

วสดกมมนตรงสมาตรฐาน (Standard Sources)

42

การศกษาวจย

18/06/61

22

40K

สนคาอปโภคบรโภค (Consumer Products)

226Ra

241Am

241Am226Ra

วสดกอสราง (Building materials)

หนแกรนต และ หนออน ม 40K 226Ra และ 232Th

ซเมนต ม 40K 232Th

คอนกรต ม 40K 226Ra และ 40K

ไม ม 232Th

สนคาอปโภคบรโภค (Consumer Products)

18/06/61

23

4. การใชวสดนวเคลยรและกมมนตรงสในทางมชอบ

• Pu and highly-enriched uranium

• strong gamma-ray emitters 60Co and 137Cs

• beta-emitters such as 90Sr

• Alpha-emitters such as 210Po

ตวอยางสารรงสทใช

18/06/61

24

Fat Man

Little boy

ระเบดนวเคลยร ท างานดวยการเกดปฏกรยาลกโซอยางรนแรง สงผลใหเกดพลงงาน

จ านวนมหาศาลขนทนททนใด

ระเบดนวเคลยร

@ Hiroshima

@ Nagasaki

ระเบดนวเคลยร

18/06/61

25

Dirty bomb

ระเบดทน าเอาสารกมมนตภาพรงสใดๆ มาเพมความอนตราย เชนการผกตดกบระเบด

เพอใหสารกมมนตภาพรงสฟงกระจายไปปกคมพนทเปาหมายในวงกวาง

ผลทเกดคอ

- สารกมมนตรงสเกดการฟงกระจาย

- ความตนตระหนกตกใจ สงผลทางจตใจ

- ความหวาดกลว สงผลตอประชาชนโดยทว

- เกดความวนวายในวงกวาง เชน กระทบเศรษฐกจ

สารพษ

มอาการทางรงสอยางรนแรง

Alexander Litvinenko

อดตสายลบรสเซย

พบเพอน KGB ทรานอาหารญปน Itsu sushi bar

ไดรบรงสจากสารกมมนตรงส 210Po ประมาณ 10 กรม

2 วน: ทองเสย และ อาเจยน อยางรนแรง

2-3 สปดาห: แขนขา ออนแรง ไมร สกตว

18/06/61

26

5.ผลกระทบของรงสตอสงมชวต

การไดรบรงสของมนษย

(1) ภายนอกรางกาย (External Exposure)

รงสทมนษยไดรบจากแหลงก าเนดรงสทอยภายนอกรางกายเชน รงส

คอสมก และรงสจากตนก าเนดรงสชนดตางๆ

(2) ภายในรางกาย (Internal Exposure)

รงสจากตนก าเนดรงสใดๆ ทมอยในรางกายมนษย รวมทงทรางกายไดรบ

จาก น า อาหาร อากาศ การบ าบดรกษาทางการแพทย การปฏบตงานทาง

รงส และจากอบตเหตทางรงส

18/06/61

27

External Exposure Internal Exposure

การไดรบรงสของมนษย

Irradiation (การแผรงส)

• รางกายไดรบรงสจากการแผรงสของสาร

กมมนตรงส

• The longer you stay, the closer you get, the higher

your radiation dose.

• การลดการไดรบปรมาณรงสนนท าไดโดย

1)เวลา 2)ระยะทาง 3)เครองก าบงรงส

• การแผรงสแอลฟา บตา แกมมา ของสาร

กมมนตรงส ไมท าใหเกดการเปรอะเปอนทางรงส

Contamination (การเปรอะเปอนทางรงส)

• ถารางกายสมผสกบสารกมมนตรงสซงจะท าให

เกดการเปรอะเปอนทางรงสทงภายนอก

(ผวหนง) และภายใน (ปอด กระดก)

• การเปรอะเปอนทางรงสภายในรางกายนนเกดได

ผาน1)ทางหายใจ 2)ทางการกน 3)ทางผวหนง

• การแผรงสไมท าใหเกดการเปรอะเปอนทางรงสแต

การเปรอะเปอนทางรงสท าใหเกดการแผรงส

Irradiation & Contamination

18/06/61

28

อนตรายจากการไดรบรงส

• รงสทเปนคลนแมเหลกไฟฟา รงสแกมมา รงสเอกซจะเปนอนตรายมาก

หากเปนการไดรบรงสเมอสารรงสอยนอกรางกาย External Exposure

• รงสทเปนอนภาค แอลฟา เบตาจะเปนอนตรายมาก หากเปนการไดรบ

รงสเมอสารรงสอยในรางกาย Internal Exposure

ผลของรงสทมตอมนษย

• อนตรกรยา ของรงสตอเซลล

• รงสอาจท าความเสยหายใหเซลลโดย

• เซลลตายกอนเวลาอนควร

• การแบงตวลดลงหรอหมดลงไป

• เกดความผดปกตในเซลลซงอาจถายทอดไปยงลกหลาน

18/06/61

29

ปฏกรยาทางตรง

จะเปนผลของรงสทเขาไปท าลายเซลลโดยตรง

โดยการท าใหเกดการแตกตวภายในเซลล หรอ

เพยงแคท าใหเซลลนนเกดภาวะกระตน ก

สามารถมผลตอเซลลนนๆได

สวนใหญแลวจะเกดจากรงสทถายเทพลงงาน

ใหกบสสารอนๆไดด อาทเชน รงสแอลฟา

นวตรอน เปนตน

Single DNA break

Double DNA break

อนตรกรยาของรงสตอเซลลสงมชวต

อนตรกรยาทเกดกบ DNA ความเสยหายทเกดกบ DNA

18/06/61

30

ปจจยในการเกดผลกระทบของรงส

• ปรมาณรงสทไดรบ

• อตราการไดรบรงส

• ชนดเเละพลงงานของรงส

• ชนดของสารกมมนตรงส

• ความไวของอวยวะตอรงส

• ปรมาณ หรอพนทของเนอเยอทไดรบรงส

• ลกษณะของการไดรบรงส

• สขภาพในขณะทไดรบรงส

ความไวของเซลลในรางกายมนษยทมตอรงส

มความไวตอรงสนอยทสด • เซลลกลามเนอ

• เซลลสมอง เซลลประสาท

• เซลลเมดเลอดทเตบโตเตมทแลว

มความไวตอรงสปานกลาง • เซลลสรางเมอกทอยในทอตางๆในรางกาย ทงในระบบ

ทางเดนอาหาร ทางเดนหายใจ

• เซลลเยอบในอวยวะตางๆ เชนในกระเพาะปสสาวะ

มความไวตอรงสสงทสด • เซลลสรางเมดเลอดแดง

• เซลลสบพนธ ทงของชายและหญง

• เซลลสรางเมดเลอดขาว

18/06/61

31

ความไวของรงสตออวยวะตางๆ

– เซลลทมความไวตอรงส : อยในระหวางการแบงเซลล มการแบง

เซลลเปนจ านวนมาก มการสรางทดแทนเซลลเดมตลอดเวลา

– เซลลทมความทนตอรงส : ไมมการสรางทดแทนของเดม หรอ

สรางนอยมาก (เซลลประสาท)

ความไวของรงสตออวยวะตางๆ

อวยวะในระบบประสาท

กระดก และฟน

ผวหนง

อวยวะในระบบสบพนธ

อวยวะในการสรางเลอดมาก

นอย

18/06/61

32

ความไวของรงสตอมนษย

ตวออน

ทารกในครรภ

เดก

ผใหญ

มาก

นอย

กล มอาการจากการไดรบรงสทวรางกาย

• กลมอาการทางระบบประสาทสวนกลาง

• กลมอาการทางระบบทางเดนอาหาร

• กลมอาการทางระบบเลอด

• กลมอาการทางระบบผวหนง

• ระบบสบพนธ

18/06/61

33

อาการเจบปวยทางรงสในระบบตางๆ

• กลมอาการทางระบบประสาทสวนกลาง

– ชอค

– คลนเหยนรนแรง

– สบสน มนงง

– ลมชก

– โคมา

อาการเจบปวยทางรงสในระบบตางๆ

• กลมอาการทางระบบทางเดนอาหาร

– คลนไส

– อาเจยน

– ทองเสย

– ขาดน า

18/06/61

34

อาการเจบปวยทางรงสในระบบตางๆ

• กลมอาการทางระบบเลอด

– เปนไข หนาวสน

– ตกเลอด

– แผลเปอย

– ตดเชอ

– โลหตจาง

From Andrews GA, Auxier JA, Lushbaugh CC. The Importance of Dosimetry

to the Medical Management of Persons Exposed to High Levels of

Radiation. In Personal Dosimetry for Radiation Accidents. Vienna :

International Atomic Energy Agency; 1965.

อาการเจบปวยทางรงสในระบบตางๆ

• กลมอาการทางระบบผวหนง

– ผมรวง

– การหลดลอกของผวหนง

– แผลผผอง/ตดเชอ

18/06/61

35

อาการเจบปวยทางรงสในระบบตางๆ

• การแสดงอาการทางผวหนงกบปรมาณรงสทไดรบ

ปรมาณรงส อาการทพบ เวลาหลงจากไดรบรงส

3 ซเวรต เรมมการหลดรวงของผม

และขน

14-21 วน

6 ซเวรต ผวหนงเกดผนแดง เกดขนชวคราวในตอนตน ผนแดงจะ

เกดขน 14-21 วน หลงจากไดรบรงส

10-15 ซเวรต ผวหนงลอกแบบแหง 2-3 สปดาห

20-50 ซเวรต ผวหนงลอกแบบเปยก 2-3 สปดาห

> 50 ซเวรต การตายของผวหนงและ

ผวหนงพพองเปนหนอง

> 4 สปดาห

อาการเจบปวยทางรงสในระบบตางๆ

• ระบบสบพนธ

– ภาวะการเปนหมน

– ในเพศชาย การไดรบรงส “ไมท าใหหมดสมรรถนะทางเพศ”

• หมนถาวร เกดขนหลงจากไดรบรงส 5-6 ซเวรต

• หมนชวคราว เมอไดรบรงสประมาณ 2.5 ซเวรต ซงการเปนหมนชวคราวจะเกดขน

ในระยะเวลา 12 เดอน

• หมนชวคราว เมอไดรบรงสมากกวา 0.5 ซเวรต และจะเกดขนในระยะประมาณ 1

เดอน

– ในเพศหญง

• จะเปนหมนถาวรเมอไดรบรงสสงกวา 6.5 ซเวรต

18/06/61

36

ผลของรงสทมตอมนษย

• ผลการไดรบรงสแบบตอเนองคอยเปนคอยไป (Stochastic Effect)

– ปรมาณรงสนอยๆ สรปไดในลกษณะของความเสยง

– การเกดมะเรง ใชเวลาตงแต 10-15 ป หรอมากกวา

• ผลทางพนธกรรม

– จาก คณะกรรมการการปองกนอนตรายจากรงสนานาชาต (ICRP) กลาววา

ปรมาณรงส 1 ซเวรต มคาความเสยงตอการเกดการกลายพนธ เทากบ

1x10-2 หนวยตอซเวรต

(เมอคน 1,000,000 คนไดรบรงส 1 mSv จะกลายพนธ 10 คน)

ผลของรงสทมตอมนษย

18/06/61

37

ผลของรงสทมตอมนษย

ผลของรงสทมตอมนษย

18/06/61

38

ความรเบองตนเกยวกบการปองกนอนตรายจากรงส

• Justification of Practices

พจารณาถงผลประโยชนในการใชงาน ใหผลคมคามากทสด

• Optimization

วเคราะห ประเมน หาทางเลอกทดทสดเพอใหไดประโยชนมากทสด และท าใหเกด

อนตรายนอยทสด

• Individual Dose Limits

การก าหนดคาระดบรงสทยอมรบได เพอใหสอดคลองกบสองขอแรกขางตน

As Low As Reasonably Achievable : ALARA

• Time เวลาในการปฏบตงาน

• Distance ระยะหางในการปฏบตงาน

• Shielding มเครองก าบงรงสในการปฏบตงาน

การลดปรมาณรงสทจะสงผลกระทบตอบคคล

18/06/61

39

เวลาในการปฏบตงาน

ปรมาณรงส =เวลา X อตราการแผรงส

ระยะทาง (ระยะหางจากตนแหลงก าเนด)

อตราปรมาณรงสจะเขาสกฎแปรผกผน (Inverse Square Law)

D1r1

2 = D2r2

2

ยกตวอยางเชน ทระยะ 1 เมตร อตราปรมาณรงสเทากบ

16 mSv/hr ทระยะ 2 เมตรจะมคาเทากบ 16/22 = 4 mSv/hr

18/06/61

40

เครองก าบงรงส

อตราปรมาณรงสจะเขาสกฎแปรผกผน (Inverse Square Law)

D1r1

2 = D2r2

2

ขอบคณทใหความสนใจฟงครบ

มค าถาม? ครบ