• English

ความรู้ “เรื่องอันตรายของรังสี จากทังสเตนสีแดง”

โดย ชัชชัย  อินนุมาตร  บจก.เทอร์มอล แมคคานิคส์

“………….บทความนี้จะไขปริศนาที่เจ้าทังสเตนสีแดงนี้ มีคำเล่าลือและโดนกล่าวหาว่า เป็นตัวการแผ่รังสีที่ทำให้เกิดมะเร็งนั้น จริงหรือไม่………… ”

“พี่ครับ อย่าใช้ทังสเตนหัวแดงเลย … มันแผ่รังสี  อันตรายนะครับ ….ใช้สีอื่นดีกว่า”
“ทังสเตนสีแดง มีสารก่อมะเร็ง  เปลี่ยนไปใช้สีอื่นดีกว่า”
“ทังสเตนสีแดง เค้าห้ามใช้นะ มันอันตราย”  …. ฯลฯ ……

ท่านที่เป็นเหล่าช่างเชื่อมทิก หรือช่างเชื่อมอาร์กอนทั้งหลาย เคยได้ยินถ้อยคำทำนองนี้กันไหมครับ เกี่ยวกับการใช้งานทังสเตนรหัสสีแดง ที่ผู้คนเขาร่ำลือกันว่าใช้แล้วเป็นอันตราย ก่อให้เกิดมะเร็ง หรือทำให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพ มันจริงหรือ ?  หรือแค่คำกล่าวอ้างเพื่อเหตุผลทางธุรกิจ   เพื่อความกระจ่างแจ้ง เรามาหาคำตอบกันในบทความนี้กันเถิดครับ

คำเตือน :  บทความนี้มีเนื้อหาเกี่ยวข้องกับเรื่องเคมีนิวเคลียร์ ดังนั้นอาจจะมีคำศัพท์ทางวิชาการพอสมควร หากท่านอ่านแล้วไม่เข้าใจ  ผู้อ่านสามารถเลื่อนลงไปอ่านคำนิยามศัพท์ทางเคมีนิวเคลียร์ท้ายบทความนี้ก่อนได้ครับ

พวกเราเหล่าช่างเชื่อมต่างรู้กันดีนะครับ ว่าการเชื่อมแบบทิกหรือการเชื่อมอาร์กอนนั้น จะใช้ทังสเตนเป็นอิเล็คโทรด เพื่อนำกระแสเชื่อมและทำให้เกิดการอาร์คกับชิ้นงานที่นำมาเชื่อม จนกระทั่งเกิดบ่อหลอมละลายแล้วจึงทำการเชื่อมประสานต่อไป และทังสเตนที่ว่านี้ก็มีอยู่หลายแบบ โดยผู้ผลิตจะทำรหัสสีไว้ที่ปลายด้านหนึ่งของแท่งทังสเตน รหัสสีนี้จะเป็นไปตามมาตรฐานสากล พวกเราก็จะเรียกว่า ทังสเตนหัวเขียว หัวแดง หัวฟ้า หัวเทา ตามรหัสสีที่มีอยู่บนทังสเตนนั่นเอง ส่วนการใช้งานตามแต่ละสี ขออนุญาตไม่กล่าวถึงนะครับ เพราะได้เขียนไว้ในบทความเรื่องการเลือกใช้ทังสเตนแล้ว (หาอ่านได้ที่ www.thermal-mech.com) [1]

ตามชื่อบทความที่กล่าวถึง “ทังสเตนหัวแดง ร้ายแรงจริงหรือ..?”  บทความนี้จะไขปริศนาที่เจ้าทังสเตนสีแดงนี้ มีคำเล่าลือและโดนกล่าวหาว่า เป็นตัวการแผ่รังสีที่ทำให้เกิดมะเร็งนั้น จริงหรือไม่ ดังนี้ครับ

คุณสมบัติทั่วไปของทังสเตนสีแดง
ทังสเตนสีแดง เป็นทังสเตนที่หาง่ายและนิยมใช้กันมากที่สุด มีค่าฟังค์ชั่นงาน (Work Function) ต่ำเพียง 2.8 อิเล็คตรอนโวลต์ (eV)  จึงปล่อยอิเล็คตรอนเมื่อเริ่มอาร์คได้ดี เป็นเหตุผลที่ทำให้เริ่มต้นการอาร์คได้ง่าย ถ้าเทียบกับทังสเตนสีอื่นแล้ว ทังสเตนสีแดงจะให้เปลวอาร์คแรง ให้ความร้อนที่เข้มข้นสูง [2]  และเป็นจุดที่แน่นอน ทำให้ควบคุมแนวเชื่อมได้ดี ทนทานไม่สึกหรอง่าย ช่างเชื่อมจึงชอบใช้และเป็นที่นิยม

คุณสมบัติเหล่านี้ของทังสเตนสีแดง เป็นผลจากทอเรียมอ๊อกไซด์ (ThO2) ที่เจือลงไปในแท่งทังสเตน โดยทังสเตนรหัสสีแดง จะเจือธาตุทอเรียมอ๊อกไซด์ ลงไปประมาณ 1.7 – 2.2 % ตามมาตรฐานสากล เราจึงเรียกทังสเตนแบบนี้ว่า “ทังสเตนหัวแดง หรือ ทังสเตน 2%”

ทีนี้การเจือทอเรียมเข้าไปนี่แหละครับ จึงเป็นประเด็นขึ้นมา เพราะถ้าพิจารณาแล้ว ทอเรียม (Th) เป็นเคมีธาตุที่อยู่ในอนุกรมเดียวกันกับยูเรเนียม (U) และพลูโตเนียม (Pu)   ถ้าพิจารณาจากรูปที่ 1 จะเห็นว่าอนุกรมธาตุแถวล่างสุด จำนวน 15 ธาตุ ตั้งแต่ธาตุชื่อว่า แอคทิเนียม (Ac) ไปจนถึงธาตุลอว์เรนเซียม (Lr) นั้น เป็นธาตุในอนุกรมแอคทิไนด์ ดังนั้นสรุปก็คือ ทอเรียม ที่เจือลงไปในทังสเตน ก็คือ “ธาตุกัมมันตรังสี” นั่นเองครับ

Ref. : https://sciencenotes.org/periodic-table-wallpaper-element-melting-points/ [12]

และในเมื่อทอเรียมเป็นธาตุกัมมันตรังสี  แล้วจะก่อให้เกิดปัญหากับผู้ใช้งานได้อย่างไรบ้าง ? …. ไปติดตามกันครับ

เหตุใดกัมมันตรังสีจึงเป็นอันตรายต่อมนุษย์ ?
ธาตุกัมมันตภาพรังสี จะมีอะตอมที่ไม่เสถียร มีการสลายตัวและปล่อยอนุภาครังสีที่มีพลังงานสูง อนุภาคหรือรังสีนี้ เมื่อวิ่งผ่านเข้าไปในสสารจะไปทำปฏิกิริยากับอะตอม ทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกไปเป็นไอออนลบส่วนอะตอมที่เหลือเป็นไอออนบวกทางไฟฟ้า  ปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นเช่นนี้ จึงเรียกรังสีที่เกิดจากธาตุกัมมันตภาพรังสีว่า เป็นรังสีชนิดก่อไอออน (Ionize Radiation)

หากรังสีชนิดก่อไอออนผ่านเข้าไปในเซลส์ร่างกาย จะทำให้เกิดการแตกตัวของอะตอมเป็นไอออนบวกและลบ ซึ่งมีความไวในการเกิดปฏิกิริยาเคมีต่อเซลส์ของร่างกายที่ประกอบไปด้วยน้ำ ไขมัน โปรตีน และสารประกอบอื่นๆ  รังสีชนิดก่อไอออนสามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางพันธะเคมีของเซลส์  เกิดการเปลี่ยนแปลงโครโมโซมหรือดีเอ็นเอ ทำให้อะตอมของน้ำในเซลส์แตกตัวเป็นไอออนไปทำปฏิกิริยาเคมีกับสารประกอบอื่นๆ ในเซลส์ หรือทำปฏิกิริยากับโมเลกุลของสารประกอบอินทรีย์หรือสารอนินทรีย์ สุดท้ายก็จะเกิดการแยกตัวเป็นอนุมูลอิสระ ซึ่งเป็นต้นเหตุของมะเร็งนั่นเอง

ขอบคุณภาพจาก https://www.philcosmetics.com [14]

การปล่อยรังสีของทอเรียม
ธาตุทอเรียมที่ค้นพบมีหลายไอโซโทป เช่น 234Th, 232Th, 230Th, หรือ 228Th เป็นต้น โดยไอโซโทปที่นำมาใช้เจือในทังสเตนสำหรับการเชื่อมทิกคือ 232Th [3]   ไอโซโทป 232Th เป็นไอโซโทปที่พบในธรรมชาติ มีค่าครึ่งชีวิตของการสลายตัว (Half-life) นานที่สุดเมื่อเทียบกับไอโซโทปอื่นๆ ที่พบ      232Th จึงสลายตัวได้ช้าที่สุดแต่เมื่อสลายตัวจะให้อนุภาคแอลฟ่าถึง 99.9 % [4]

ธาตุกัมมันตรังสีจะมีการสลายตัวและปล่อยอนุภาครังสีตลอดเวลาจนกว่าจะหมดอายุ รังสีที่ปล่อยจะค่อยๆ ลดลงเรื่อยๆ จนหมดไป   เมื่อระยะเวลาที่สารกัมมันตรังสีลดลงเหลือครึ่งหนึ่งของปริมาณตั้งต้น เราจะเรียกระยะเวลานั้นว่า “ค่าครึ่งชีวิตของการสลายตัว (Half-life)”

ทอเรียม (232Th ) เป็นธาตุกัมมันตรังสีที่มีค่าครึ่งชีวิตที่ยาวนานถึง 1.4 หมื่นล้านปี [4]  ดังนั้นทอเรียมจึงมีการสลายตัวที่ช้ามาก และให้ปริมาณรังสีเพียงเล็กน้อย แต่การสลายตัวของทอเรียมจะให้อนุภาครังสี   แอลฟ่าที่เป็นอันตรายต่อมนุษย์  โชคดีนิดหน่อยตรงที่ว่า อนุภาครังสีแอลฟ่าเป็นรังสีที่ป้องกันง่าย  ไม่สามารถผ่านแผ่นกระดาษ  เสื้อผ้า หรือเจาะทะลุผิวหนังมนุษย์เข้าสู่ร่างกายได้ (เรียกว่าการรับกัมมันตภาพรังสีจากภายนอกร่างกาย หรือ External Exposure) เนื่องจากเป็นอนุภาคที่ใหญ่ มีมวลมาก เคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่ำในระยะสั้นๆ ผ่านอากาศได้ในระยะเพียง 2-3 เซ็นติเมตร  แต่หากมีการกลืนกินหรือสูดดมละอองฝุ่นของทอเรียมเข้าไปในร่างกายผ่านทางเดินหายใจหรือผ่านทางบาดแผลเปิด เนื้อเยื่อจะดูดซึมอนุภาครังสีแอลฟ่าและเกิดการแผ่รังสีภายในร่างกาย ทำให้เกิดอันตรายต่อเซลส์ภายในร่างกาย กรณีนี้เรียกว่า การรับกัมมันตภาพรังสีจากภายในร่างกาย (Internal exposure)

ทอเรียม 232Th  มีความสามารถในการละลายสัมพัทธ์ (Relative Solubility) และกัมมันตภาพจำเพาะ (Specific Activity) ต่ำ  โดยธรรมชาติจึงไม่พบว่ามีอยู่ในวัสดุทางชีวภาพในปริมาณที่มีนัยสำคัญ   แต่หากมีการรับปริมาณทอเรียมที่ผิดปกติวิสัย ทอเรียมจะสะสมอยู่ที่โครงกระดูกประมาณ 75% [7]  สามารถสะสมในปอดและต่อมน้ำเหลืองในปอด  และเนื่องจากทอเรียมมีการละลายน้ำได้น้อย ร่างกายจึงขับออกทางปัสสาวะและอุจจาระได้ค่อนข้างช้า อาจจะคงอยู่ในกระดูกได้นานถึง 8000 วัน สะสมในตับและเนื้อเยื่อได้ถึง 700 วัน [4]  การเข้าสู่ร่างกายของมนุษย์ สาเหตุหลักมาจากการกลืนกินและสูดดมเข้าสู่ร่างกายผ่านทางระบบทางเดินหายใจ

ทอเรียม-232 มีค่ากัมมันตภาพจำเพาะ (Specific Activity) ต่ำ จึงให้ปริมาณรังสีเล็กน้อยเพียง 4,070 เบคเคอเรลต่อกรัม (Bq/g) [5],[6]  ในขณะที่ระเบิดนิวเคลียร์ ที่ทำจากพลูโตเนียม-239 (Fat man) และ ยูเรเนียม-235 (Little boy) มีปริมาณรังสีสูงถึง 2,331×106 และ 81,400 เบคเคอเรลต่อกรัม (Bq/g)  ตามลำดับ [5]

ระเบิดนิวเคลียร์ที่ทำจากจากพลูโตเนียม-239 (Fat man) และ ยูเรเนียม-235 (Little Boy)

Ref: https://867530999.weebly.com/  [8]

อันตรายของอนุภาครังสีแอลฟ่า ต่อร่างกายมนุษย์
อนุภาครังสีแอลฟ่า จะเป็นอันตรายต่อร่างกายมาก หากรับสารรังสีอยู่ภายในร่างกาย  รังสีอาจทำความเสียหายให้เซลส์  ทำให้เกิดการแตกตัวในเซลส์ ทำให้เซลส์ตายก่อนเวลาอันควร การแบ่งตัวลดลง หรือกระตุ้นให้เกิดความผิดปกติในสายดีเอ็นเอ ซึ่งอาจถ่ายทอดความผิดปกติไปยังลูกหลานสายตรง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับปริมาณรังสีที่ได้รับ ระยะเวลาที่สัมผัสหรือได้รับรังสี ความไวของอวัยวะที่ได้รับรังสี รวมถึงสุขภาพร่างกายที่ได้รับรังสีในขณะนั้น เซลส์ที่มีความไวต่อรังสีสูงที่สุด คือเซลล์สร้างเม็ดเลือดแดง เซลล์สร้างเม็ดเลือดขาว เซลล์สืบพันธุ์ทั้งของชายและหญิง

ปริมาณรังสี วัดกันอย่างไร ?
เนื่องจากทังสเตนที่ใช้ในงานเชื่อม มีการเจือธาตุทอเรียมที่ก่อให้เกิดรังสี  แล้วจะมีการปล่อยรังสีมากน้อยเพียงใด เป็นอันตรายต่อสุขภาพมากน้อยขนาดไหน  เพื่อความเข้าใจเรื่องปริมาณของรังสี ขออธิบายเกี่ยวกับหน่วยวัดปริมาณทางรังสีสักเล็กน้อยก่อนนะครับ โดยทั่วไปการวัดปริมาณทางรังสี จะมีอยู่ 3 แบบ ดังนี้ [9]

  • การวัดปริมาณกัมมันตภาพรังสี (Radioactivity) ของสารกัมมันตภาพรังสี
  • การวัดปริมาณรังสีที่ร่างกายดูดซับไว้ (Absorbed Dose)
  • การวัดปริมาณรังสีสมมูล (Dose Equivalent)

 

  • การวัดปริมาณกัมมันตภาพรังสี (Radioactivity) ของสารกัมมันตภาพรังสี
    เป็นการวัดปริมาณกัมมันตภาพรังสีในขณะใดขณะหนึ่งที่สารกัมมันตภาพรังสีปล่อยออกมา เดิมจะวัดโดยใช้หน่วยเดิมทีเรียกว่า คูรี (Ci)  ปัจจุบันเปลี่ยนเป็นหน่วยสากลเรียกว่า เบคเคอเรล (Bq)  โดย  1 Ci = 3.7×1010 Bq
  • การวัดปริมาณรังสีที่ร่างกายดูดซับไว้ (Absorbed Dose)
    เนื่องจากรังสีแต่ละชนิดมีความสามารถทะลุผ่านวัตถุได้ไม่เท่ากัน และถ่ายเทพลังงานให้กับวัตถุแต่ละชนิดได้ไม่เท่ากัน ดังนั้นการวัดปริมาณรังสีที่ร่างกายดูดซับไว้ (Absorbed Dose) จึงเป็นการวัดปริมาณของพลังงานต่อน้ำหนักที่อวัยวะหรือเนื้อเยื่อของร่างกายดูดกลืนไว้ หน่วยของการวัดปริมาณรังสีที่ร่างกายดูดซับไว้ เดิมใช้หน่วย rad (Radiation Absorbed Dose)  ในปัจจุบันเปลี่ยนไปใช้หน่วย SI เป็นมาตรฐาน โดยให้หน่วยของ Absorbed Dose ที่ปริมาณรังสี (dose) 1 gray เทียบเท่ากับพลังงานของรังสี 1 จูล (Joule) ที่อวัยวะหรือเนื้อเยื่อของร่างกายที่มีน้ำหนัก 1 กิโลกรัมดูดกลืนเอาไว้  โดยปริมาณรังสีที่ได้รับ 1 เกรย์ (gray) เทียบเท่ากับ 100 แรด (rad)   (1 Gy = 1 J/kg = 100 rad)
  • การวัดปริมาณรังสีสมมูล (Dose Equivalent) หรือ การวัดปริมาณรังสีที่ร่างกายได้รับแล้วเป็นอันตรายหรือทำให้เกิดโรค
    เนื่องจากอนุภาครังสีชนิดต่างๆ เข้าสู่ร่างกาย จะมีผลกระทบต่อร่างกายไม่เท่ากัน อีกทั้งการดูดซับพลังงานจากรังสีของเนื้อเยื่อและอวัยวะต่างๆ ก็ไม่เท่ากัน ดังนั้น ปริมาณรังสีที่ร่างกายได้รับ แล้วทำให้เป็นอันตรายหรือทำให้เกิดโรค จึงขึ้นอยู่กับชนิดและพลังงานของรังสี อวัยวะที่ได้รับรังสี การวัดปริมาณรังสีสมมูล (Dose Equivalent) จึงต้องเอาผลทางชีววิทยาจากการได้รับรังสีเข้ามาเกี่ยวข้องด้วย โดยใช้ค่า Absorbed Dose เฉลี่ยของเนื้อเยื่อหรืออวัยวะร่วมกับค่าปัจจัยถ่วงน้ำหนักของรังสี (Radiation Weighting Factor)  ตามชนิดและพลังงานของรังสี ในการหาค่า dose equivalent

หน่วยเดิมของ Dose Equivalent เรียกว่า เรม (rem)  ในปัจจุบันเปลี่ยนไปใช้หน่วย SI เป็นมาตรฐานเรียกว่า ซีเวิร์ต (Sv) โดยที่  1 ซีเวิร์ต (Sv) = 100 เรม (rem)  แต่หน่วย ซีเวิร์ต (Sv) เป็นปริมาณที่เยอะมาก โดยทั่วไปจะใช้ค่าระดับมิลลิซีเวิร์ต (mSv)   ค่ามาตรฐานของปริมาณรังสียอมรับได้สูงสุด (Maximum Permissible Dose) ที่ร่างกายได้รับและไม่ทำให้เป็นอันตรายหรือเกิดโรค สำหรับประชาชนทั่วไป ต้องไม่เกิน  1 mSv ต่อปี สำหรับผู้ที่ทำงานเกี่ยวกับรังสี ต้องได้รับรังสีในระยะเวลาต่อเนื่อง 5 ปี  เฉลี่ยไม่เกิน 20 mSv ต่อปี [13]

ทังสเตนสีแดงที่ใช้ มีปริมาณรังสีขนาดไหน ?
ตามมาตรฐานของสมาคมการเชื่อมโลหะของประเทศสหรัฐอเมริกา (American Welding Society; AWS) กำหนดมาตรฐานทังสเตนสีแดงไว้ว่าจะต้องผสมทอเรียมอ๊อกไซด์ที่อัตราส่วนประมาณ 1.7 – 2.2 % โดยน้ำหนัก [10] ดังนั้นหากคำนวณด้วยค่าเฉลี่ยของการเจือทอเรียมที่ 2%  กับน้ำหนักของทังสเตน ขนาด 2.4 มม. ความยาว 175 มม. (หนัก 14 กรัม)  จะพบว่ามีปริมาณทอเรียมอยู่ที่ประมาณ  0.28 กรัม ดังนั้นจะมีปริมาณกัมมันตภาพรังสีเฉลี่ยประมาณ 1140 เบคเคอเรล (Bq) ต่อเส้น

ปริมาณรังสีจากการเชื่อมที่ใช้ทังสเตนสีแดง มากน้อยขนาดไหน ?   – ข้อมูลจากสถานประกอบการ
จากแหล่งข้อมูลทางวิชาการหลายๆ แห่ง ให้ข้อมูลตรงกันว่า ฝุ่นผงที่เกิดจากการลับปลายทังสเตนเพื่อเตรียมการเชื่อม ก่อให้เกิดการปนเปื้อนกัมมันตภาพรังสีจากทอเรียม เพื่อป้องกันอันตรายจากรังสี จึงแนะนำให้ผู้ใช้งานหลีกเลี่ยงการสัมผัส หรือสูดดมฝุ่นผงทังสเตนเข้าสู่ร่างกาย เกี่ยวกับเรื่องนี้  Hiroyuki Saito [11] และคณะ ได้ศึกษาเพื่อหาปริมาณ 232Th ที่ปนเปื้อนในอากาศจากการลับปลายทังสเตนและจากการเชื่อมโลหะ โดยทำการศึกษาและเก็บข้อมูลฝุ่นละอองทอเรียมที่โรงงานแห่งหนึ่งในเมืองคาวาซากิ ผลการศึกษาเรื่อง Thorium-232 Exposure during Tungsten Inert Gas Arc Welding and Electrode sharpening” (การได้รับทอเรียม-232 ระหว่างการเชื่อมแบบก๊าซทังสเตนอาร์คและการลับอิเล็คโทรด)      ได้ถูกเผยแพร่ในวารสาร Industrial Health ในปี 2003 ที่ประเทศญี่ปุ่น ข้อมูลสรุปได้ว่า อากาศบริเวณพื้นที่หายใจและบริเวณที่ทำการศึกษา พบว่าในขณะทำการลับปลายทังสเตน มีการปล่อยอนุภาคกัมมันตภาพรังสีประมาณ   0.193 Bq./m3  โดยมาจากฝุ่นผงของทังสเตน    และเมื่อทำการเชื่อมโลหะสแตนเลสด้วยกระบวนการเชื่อมแบบทิก โดยใช้การเชื่อมด้วยกระแสตรง  มีการปล่อยอนุภาคกัมมันตภาพรังสีประมาณ 0.000178 Bq./m3  แต่เมื่อทำการทดลองใช้ทังสเตนสีแดง ทำการเชื่อมโลหะอลูมิเนียม โดยใช้การเชื่อมแบบกระแสสลับ พบว่าทังสเตนมีการสึกหรอเร็วกว่าการเชื่อมแบบกระแสตรง เมื่อตรวจวัดปริมาณการปล่อยรังสี พบว่ามีการปนเปื้อนกัมมันตภาพรังสีสูงถึง 0.011 Bq./m3  ซึ่งมากกว่าการปนเปื้อนที่ได้จากการเชื่อมสแตนเลสด้วยกระแสตรงมากกว่า 60 เท่า แต่อย่างไรก็ตามการปนเปื้อนกัมมันตภาพรังสีที่ได้จากการเชื่อมด้วยกระแสสลับ ยังมีค่าน้อยกว่าที่ได้จากการลับปลายทังสเตนกว่า 17 เท่า

ตามมาตรฐานของญี่ปุ่น ค่ากำหนดความเข้มข้นของอนุภาคกัมมันตรังสีในอากาศ (Derived Air Concentration; DAC) ของ 232Th  ต้องไม่เกิน 0.03 Bq./m3  เมื่อพิจารณาจากผลการศึกษาจะเห็นได้ว่า ในขณะที่ทำการเชื่อม ไอละอองที่เกิดขึ้นทำให้ค่าความเข้มข้นของอนุภาคกัมมันตรังสีในอากาศ (DAC) มีค่าไม่เกินมาตรฐานที่กำหนด แต่เมื่อพิจารณาค่า DAC จากการลับปลายทังสเตน จะมีค่ามากกว่ามาตรฐานที่กำหนดถึง 6.4 เท่า

จากที่ได้กล่าวถึงตอนต้นแล้วว่าอนุภาคแอลฟ่าที่ปล่อยจากทอเรียมนั้น เป็นอนุภาคที่ใหญ่ ไม่สามารถผ่าน เสื้อผ้าหรือเจาะทะลุผิวหนังมนุษย์เข้าสู่ร่างกายได้ ยกเว้นการเข้าสู่ร่างกายโดยการกลืนกินหรือสูดดมละอองฝุ่นของทอเรียมเข้าไปในร่างกายผ่านระบบทางเดินหายใจ  ในสภาวะการทำงานจริง ผู้ปฏิบัติงานย่อมมีการเผลอเรอหรือขาดความระมัดระวัง มีโอกาสที่จะสูดดมละอองฝุ่นของทอเรียมเข้าร่างกายได้ ดังนั้นจึงมีมาตรฐานกำหนดเรื่องค่าขีดจำกัดในการรับอนุภาคกัมมันตรังสีที่ร่างกายได้รับในรอบปี (Annual Limit Intake; ALI)  ต้องไม่เกิน 1.6 x 102  Bq. (160 Bq.)

Hiroyuki Saito และคณะ ได้ทำการคำนวณค่าอนุภาคกัมมันตรังสีที่ร่างกายได้รับในรอบปี (Annual Intake; AI) โดยคำนวณจากการทำงานปีละ 2000 ชั่วโมง (วันละ 8 ชั่วโมง ปีละ 250 วัน) พบว่ากรณีที่ผู้ปฏิบัติงานสวมใส่หน้ากากกรองฝุ่น จะมีโอกาสได้รับปริมาณอนุภาคกัมมันตรังสีต่อปีประมาณ 1.0 – 3.3 Bq. เท่านั้น แต่หากผู้ปฏิบัติงานไม่สวมใส่หน้ากากกรองฝุ่น จะมีโอกาสได้รับปริมาณอนุภาคกัมมันตรังสีต่อปีสูงประมาณ 10.2 – 33.2 Bq. ถึงแม้ว่าปริมาณการปล่อยรังสีทั้งจากการเชื่อมและการลับปลายทังสเตน จะทำให้ช่างเชื่อมมีโอกาสได้รับปริมาณอนุภาคกัมมันตรังสีต่อปีไม่เกินกว่าค่า ALI  ที่กำหนด แต่จากข้อมูลจะพบว่าขณะลับปลายทังสเตนก่อให้เกิดฝุ่นผงที่ปนเปื้อนสารรังสีในอากาศ (DAC) สูงกว่าค่ามาตรฐานกำหนด  จึงเป็นการเพิ่มความเสี่ยงให้กับที่ผู้ปฏิบัติงานข้างเคียงที่ไม่สวมอุปกรณ์ป้องกันฝุ่น มีโอกาสได้รับอันตรายจากการสูดดมฝุ่นผงที่ปนเปื้อนรังสีเข้าสู่ร่างกายได้ ดังนั้นจึงมีคำแนะนำให้มีระบบดูดและจัดเก็บฝุ่นผงที่เกิดจากการลับปลายทังสเตน และ/หรือ มีระบบดูดอากาศที่สามารถกำจัดฝุ่นละอองที่เกิดจากการลับปลายทังสเตนไปกำจัดอย่างถูกวิธี

อนึ่ง ผลการศึกษานี้มิได้กล่าวถึงการวัดปริมาณรังสีสมมูล (Dose Equivalent) หรือ การวัดปริมาณรังสีที่ร่างกายได้รับแล้วเป็นอันตรายหรือทำให้เกิดโรค จึงยังไม่อาจสรุปได้อย่างแน่ชัดว่า แม้ว่าการได้รับปริมาณอนุภาคกัมมันตรังสีต่อปีไม่เกินค่า ALI  ที่กำหนดนั้นจะทำให้เกิดโรคต่อผู้ที่ได้รับสารรังสีหรือไม่อย่างไร เนื่องจากค่าปริมาณรังสีสมมูลมีหน่วยวัดเป็นซีเวิร์ต (Sv)  จึงต้องนำค่าปริมาณรังสีที่วัดได้ มาคำนวณต่อโดยใช้ค่าปัจจัยถ่วงน้ำหนักของรังสีและผลทางชีววิทยามาคำนวณประกอบด้วย ดังนั้นเพื่อความปลอดภัย ผู้ใช้งานจึงต้องตระหนักอยู่เสมอว่า “ฝุ่นผงของทังสเตนสีแดง ร้ายแรงสมคำเล่าลือ”  ท่านจึงต้องระมัดระวังตัวเอง หลีกเลี่ยงการสูดดม หรือหายใจอากาศที่ปนเปื้อนฝุ่นผงทังสเตนเข้าสู่ร่างกาย และหากสามารถเปลี่ยนไปใช้ทังสเตนสีอื่นทดแทนได้ ก็เป็นสิ่งที่ควรกระทำ

สำหรับในประเทศไทย ยังไม่พบว่ามีการศึกษาเกี่ยวกับปริมาณรังสีที่ร่างกายได้รับในรอบปีและปริมาณรังสีสมมูล จากการเชื่อมทิกโดยใช้ทังสเตนสีแดง ผู้เขียนหวังว่าคงจะมีหน่วยงานใดให้ความสนใจศึกษาและรายงานผลออกมาให้พวกเราได้ทำงานอย่างปลอดภัยนะครับ …

คำศัพท์ที่เกี่ยวข้องกับเคมีนิวเคลียร์ ที่ปรากฎในบทความนี้ [13], [15]
ฟังค์ชั่นงาน (Work Function) :  ในอะตอมของโลหะ จะมีอิเล็คตรอนมากมายซึ่งยึดเหนี่ยวกับอะตอมของโลหะ ในการที่จะให้อิเล็คตรอนหลุดออกจากอะตอมโลหะนั้น จึงต้องใช้พลังงานจำนวนหนึ่งในการเอาชนะแรงยึดเหนี่ยวนั้น คือ พลังงานในการทำให้อิเล็คตรอนหลุดออกจากผิวโลหะ ซึ่งเรียกว่า ฟังค์ชั่นงาน (Work Function) หน่วยเป็นอิเล็คตรอนโวลต์ (eV)  ค่าฟังค์ชั่นงานที่มีค่าต่ำ จะทำให้อิเล็คตรอนหลุดออกจากอะตอมโลหะได้ง่าย ในกรณีของทังสเตนอิเล็คโทรดสำหรับการเชื่อมทิก  ทังสเตนที่มีค่าฟังค์ชั่นงานต่ำ จะทำให้เกิดการอาร์คได้ง่าย

อนุกรมแอคทิไนด์ (actinide series):  กลุ่มธาตุในตารางธาตุ  ตั้งแต่ลำดับที่ 89 แอกทิเนียม (actinium, Ac) จนถึงลำดับที่ 103 ลอว์เรนเซียม (lawrencium, Lr) รวม 15 ธาตุ  ซึ่งเป็นธาตุกัมมันตรังสีทั้งสิ้น

อนุมูลอิสระ  (free radicals):    คือโมเลกุลหรืออิออนที่มีอิเล็คตรอนวงนอกอยู่โดดเดี่ยว จึงเป็นโมเลกุลที่ไม่เสถียรและว่องไวต่อการเกิดปฏิกิริยาเคมี เนื่องจากต้องคอยแย่งจับอิเล็คตรอนจากโมเลกุลอื่นที่อยู่ข้างเคียง เพื่อทำปฏิกิริยาให้ตัวเองเสถียร  จึงสามารถทำปฏิกิริยากับโมเลกุลต่าง ๆ ที่อยู่ใกล้ได้ง่ายและรวดเร็ว ส่วนโมเลกุลอื่นๆ ที่ถูกแย่งอิเล็คตรอนไป ก็จะไม่เสถียรและต้องไปแย่งจับอิเล็คตรอนต่อไปอีก จึงเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ในร่างกาย และเกิดความผิดปกติขึ้น

ไอโซโทป (Isotope) :  คือ อะตอมของธาตุเดียวกัน ซึ่งมีจำนวนโปรตอนและจำนวนอิเล็กตรอนเท่ากัน แต่มีจำนวนนิวตรอนต่างกัน การที่มีจำนวนนิวตรอนต่างกันในแต่ละไอโซโทป หมายถึง การมีประจุที่เท่ากัน แต่มีมวลต่างกัน ตัวเลขด้านบนซ้ายของสัญลักษณ์ธาตุ แสดงผลรวมของจำนวนโปรตอนกับจำนวนนิวตรอนของไอโซโทป

อนุภาคแอลฟา (Alpha):  เป็นรูปแบบหนึ่งของการสลายตัวของสารกัมมันตรังสีซึ่งนิวเคลียสอะตอมจะปลดปล่อยอนุภาคแอลฟ่าออกมา

การละลายสัมพัทธ์ (Relative Solubility):  คืออัตราส่วนร้อยละระหว่างปริมาณทอเรียมที่วัดได้เทียบกับ กับปริมาณทอเรียมสูงสุดที่วัดได้ที่ละลายน้ำ

กัมมันตภาพจำเพาะ (Specific Activity) 
อัตราส่วนกัมมันตภาพของอะตอมของธาตุกัมมันตรังสีที่ไม่เสถียรต่อมวลของธาตุหรือสารประกอบ มีหน่วยเป็น มิลลิคูรีต่อมิลลิกรัม (mCi/mg) หรือ คูรีต่อโมล (Ci/mol)

 

แหล่งข้อมูลอ้างอิง
[1]  https://thermal-mech.com/increase-the-quality-of-welding/

[2]  Yamamoto Kentaro et al. “Numerical Analysis of Current Attachment at Thermionic Cathode

for Gas Tungsten Arc at Atmospheric Pressure” Transection of JWRI, Vol.38 (2009), No.1

[3]  L M. McDowell-Boyer “Estimated Radiation Doses from Thorium and Daughters

Contained in  Thoriated Welding Electrodes” Oak Ridge National Laboratory, 1979

[4]  Fact Sheet 320-082 Environmental Radioactivity, Eisenbud, Merril & Gesell, Thomas, 1997

by  the Washington State Department of Health.

[5]  Human Health Fact Sheet http://hpschapters.org

[6]  Toxicological profile for Thorium, U.S. Department of Health and Human Services., Sep. 2019

[7]  https://en.wikipedia.org/wiki/Thorium

[8]  https://867530999.weebly.com/fat-man-and-little-boy.html

[9]  http://www.ned.egat.co.th/

[10]  AWS A5.12M/A5.12:2009 An American National Standard (ISO 6848:2004 MOD),  Specification

for Tungsten and Electrodes for Arc Welding and Cutting Oxide Dispersed Tungsten,

American Welding Society (AWS)

[11]  Hiroyuki Saito et al “Thorium-232 Exposure during Tungsten Inert Gas Arc Welding and

Electrode sharpening”  Industrial Health, 2003

[12]  https://sciencenotes.org/

[13]  https://www.tint.or.th/ Thailand Institute of Nuclear Technology (Public Organization)

[14]  https://www.philcosmetics.com

[15]  https://en.wikipedia.org/