"รังสี" เป็นคำที่ใช้ทั่วไปโดยอาจจะมีสองความหมาย คือ หมายถึงกัมมันตภาพรังสี (Radioactivity) หรือใช้ในอีกความหมายหนึ่งคือรังสี (Radiation)
1.1 กัมมันตภาพรังสี คือ ปรากฏการณ์ที่นิวไคลด์กัมมันตรังสีสลายและมีการปล่อยรังสีออกมาด้วย
1.2 รังสี คือ พลังงานที่แผ่จากต้นกำเนิดรังสีผ่านอากาศหรือสสาร ในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า หรือเป็นกระแสของอนุภาคที่เคลื่อนที่เร็ว พลังงานของรังสีขึ้นอยู่กับ แหล่งกำเนิด เช่น รังสีเบตา จาก สตรอนเชียม-90 มีพลังงานสูงสุดเท่ากับ 546 keV รังสีแกมมาจากโคบอลต์-60 มีพลังงาน 1.17 และ 1.33 MeV เป็นต้น

หน่วยของรังสีและกัมมันตภาพรังสี
          หน่วย คือ ชื่อเฉพาะที่กำหนดขึ้นเพื่อใช้บอกขนาดและปริมาณของสิ่งต่างๆ หน่วยของรังสีและกัมมันตภาพรังสี มีดังต่อไปนี้

หน่วยของรังสีและกัมมันตภาพรังสี

Image

จากการกำหนดหน่วยของปริมาณต่างๆ ดังกล่าวมาในข้างต้น การวัดรังสีเพื่อกำหนดปริมาณซึ่งเป็นที่ยอมรับ และเปรียบเทียบผลกันได้ โดยอาศัยการวัดค่าพื้นฐานตามคำจำกัดความของแต่ละหน่วย เช่น

2.1 ปริมาณกัมมันตภาพรังสี (Radioactivity)

          ดังที่กล่าวแล้วว่า คือการเปลี่ยนแปลงทางนิวเคลียร ยังผลให้เกิดการแผ่รังสี หรือมีอนุภาคที่มีพลังงานเกิดขึ้น ไอโซโทปรังสีหรือนิวไคลด์รังสี (Radionuclide) จึงเป็นแหล่งกำเนิดรังสีชนิดหนึ่งในหลายชนิด การวัดจำนวนไอโซโทปรังสีหรือนิวไคลด์รังสี ไม่อาจทำได้โดยการชั่งน้ำหนักหรือตวงวัดได้ เพราะไอโซโทปรังสีจะปนอยู่กับไอโซโทปอื่นๆ เสมอ แม้แต่เมื่อทำการแยกให้บริสุทธิ์แล้ว เมื่อเวลาผ่านไปการเปลี่ยนแปลงดังกล่าว ก็จะทำให้เกิดธาตุใหม่ขึ้นปะปน 

          ดังนั้น ปริมาณกัมมันตภาพรังสีในขณะใดขณะหนึ่ง จึงวัดได้โดยวัดรังสีที่เกิดขึ้นในขณะนั้น ซึ่งเป็นผลของการเปลี่ยนแปลงทางนิวเคลียร์ที่เกิดขึ้น หน่วยของปริมาณกัมมันตภาพรังสี เดิมอาศัยการเกิดการเปลี่ยนแปลงทางนิวเคลียร์ของธาตุเรเดียมหนัก 1 กรัม ซึ่งเท่ากับ 3.7x1010 disintegration per second และเรียกว่า 1 คูรี (Ci)

1 คูรี (Ci) = 3.7x1010ครั้งต่อวินาที่ (s-1)

          ต่อมาใช้ SI unit หน่วยของกัมมันตรังสี ควรจะเป็น s-1แต่ให้ใช้ชื่อเฉพาะว่า เบคเคอเรล (Bq) ดังนั้น

1 (Bq) = 1s-1 และ 1 Ci = 3.7x1010Bq

          ปริมาณกัมมันตภาพรังสีจะมีผลเมื่อเข้าสู่ร่างกาย เพราะรังสีที่เกิดขึ้นจะถูกดูดกลืนในอวัยวะและเนื้อเยื่อของร่างกายมากที่สุด โดยเฉพาะเมื่อการเปลี่ยนแปลงทางนิวเคลียร์นั้นให้อนุภาคแอลฟา หรือ เบตา เพราะอนุภาคทั้งสองเป็นอนุภาคที่มีพิสัยต่ำ แน่นอนว่าจะต้องถ่ายทอด พลังงานทั้งหมดให้อวัยวะและเนื้อเยื่อในร่างกาย ทำให้เกิดอันตรายมากที่สุด

2.2 ปริมาณรังสีที่ถูกดูดกลืน (Absorbed dose)

          ผลของรังสีต่อวัตถุต่างๆ บางอย่างที่สามารถสังเกตุเห็นได้ เช่น การที่แก้วหรือพลาสติกเปลี่ยนสีเมื่อนำไปฉายรังสี เป็นเพราะเนื้อแก้วดูดกลืนพลังงานของรังสีเข้าไว้ เนื่องจากรังสีแต่ละชนิดมีความสามารถทะลุผ่านวัตถุได้ไม่เท่ากัน และถ่ายเทพลังงานให้กับวัตถุแต่ละชนิดได้ไม่เท่ากัน ดังนั้น ผลของรังสีต่อวัตถุ จึงแปรผันตามปริมาณพลังงานรังสีที่วัตถุนั้นดูดกลืนไว้ ตัวอย่างเช่น รังสีแอลฟาและรังสีเบตา จะถ่ายเทพลังงานทั้งหมดให้กับวัตถุ ในระยะทางจากผิวเพียงเล็กน้อยเท่านั้น โฟตอนพลังงานต่ำๆ ก็เช่นกัน ผลก็คือจะทำให้เกิดรอยไหม้ที่ผิวหนัง ถ้าเป็นโฟตอนพลังงานสูงหรือนิวตรอน พลังงานบางส่วนอาจทะลุออกไปจากวัตถุ บางส่วนของพลังงานถูกดูดกลืนไว้  หน่วยของ Absorbed dose เดิมใช้ rad (radiation absorbed dose) ซึ่งเท่ากับพลังงานรังสีที่ถูกดูดกลืน 100 ergs ในวัตถุมวล 1 gm

1 rad = 100 ergs/gm

          ในปัจจุบันหน่วย SI unit ซึ่งใช้หน่วยใหญ่คือ MKS เป็นมาตรฐาน ให้หน่วยของ absorbed dose จากหน่วยของพลังงานเป็นจูล (Joule) และหน่วยของมวลเป็นกิโลกรัม (kg) โดยใช้ชื่อเฉพาะว่าเกรย์ (Gy)

1 Gy = 1 Jkg-1 = 100 rads

2.3 ปริมาณรังสีที่ทำให้อากาศแตกตัว (Exposure)

          Exposure เป็นปริมาณรังสีที่ไม่เกี่ยวข้องโดยตรงกับผลของรังสี เพราะเพียงแต่วัดว่ามีการแตกตัวของกากาศมากน้อยเพียงใด การวัด Exposure เป็นที่นิยมเพราะเป็นวิธีที่มีความไวสูง และสามารถวัดค่าได้ถูกต้องมากด้วยเทคนิคในปัจจุบัน

          หน่วยเดิมของ Exposure คือ เรินเกนท์ (R) ซึ่งเท่ากับปริมาณรังสีที่ทำให้อากาศแตกตัวให้ประจุ 1 e.s.u. ในอากาศแห้ง 1 ลูกบาศก์ เซนติเมตร ที่ NTP หรืออากาศมวล 1.293x10-3กรัม ปัจจุบันหน่วย SI ใช้เป็นคูลอมบ์ต่อกิโลกรัม (C/kg) โดยที่

1 เรินท์เกน = 2.58x10-4 คูลอมบ์ต่อกิโลกรัม

ประจุ 1 e.s.u. มีค่าเท่ากับ 3.335x10-10คูลอมบ์

 

Image

2.4 ปริมาณรังสีสมมูล (Equivalent Dose)

          Equivalent dose เป็นหน่วยที่นำเอาผลทางชีววิทยาของรังสีเข้ามาเกี่ยวข้องด้วย โดยอาศัยค่า absorbed dose เฉลี่ยทั่วกลุ่มของเนื้อเยื่อ หรืออวัยวะร่วมกับ radiation weighting factor (WR) ตามชนิดและพลังงานของรังสี ในการหาค่า dose equivalent (HT) ของกลุ่มเนื้อเยื่อและอวัยวะต่างๆ ดังสูตรต่อไปนี้

HT = SRWRxDTxR

          เมื่อ DTxR เท่ากับ absorbed dose เฉลี่ยทั่วกลุ่มเนื้อเยื่อหรืออวัยวะ (T) เนื่องจากรังสี (R) ค่า WR นี้ มีความสัมพันธ์กับค่า relative biological effectiveness (RBE) ซึ่งอาศัยการเปรียบเทียบความเสียหายของเนื้อเยื่อ เมื่อได้รับ absorbed dose จากรังสีต่างชนิด และ ต่างพลังงาน 

2.5 ปริมาณรังสียังผล (Effective dose) 
          นักฟิสิกส์ได้พัฒนา “ตัวชี้วัด” ที่ดียิ่งขึ้นมาตัวหนึ่ง เรียกว่า “ปริมาณรังสียังผล” (effective dose) ซึ่งก็มีหน่วยเป็น “ซีเวิร์ต” เช่นเดียวกับปริมาณรังสีสมมูล ทั้งนี้ก็เพราะมันคือผลรวมของปริมาณรังสีสมมูลของแต่ละอวัยวะของร่างกายเรา แต่เป็นปริมาณรังสีสมมูลที่เทียบด้วยตัวประกอบตาม “สภาพความไว” (sensitivity) ของอวัยวะหรือเนื้อเยื่อต่าง ๆ

ปริมาณรังสียังผล คำนวณได้จาก “ปริมาณรังสีดูดกลืน” (absorbed dose) มีหน่วยเป็น “เกรย์” (Gy) ที่เนื้อเยื่อและอวัยวะต่าง ๆ ที่ได้รับรังสีและดูดกลืนพลังงานจากรังสีนั้น (บางส่วนหรือทั้งหมด) เอาไว้ คูณกับ “แฟกเตอร์หรือตัวประกอบถ่วงน้ำหนัก 2 ตัว” คือ “ปริมาณรังสีสมมูล” และ ตัวประกอบตัวที่ 2 ซึ่งคำนึงถึง “สภาพไว” ของอวัยวะหรือเนื้อเยื่อ ซึ่งจะเกิดความเสียหายไม่เท่ากัน แม้จะดูดกลืนรังสีไว้ในปริมาณเท่ากัน เรียกว่า “แฟกเตอร์หรือตัวประกอบถ่วงน้ำหนักตามชนิดเนื้อเยื่อหรืออวัยวะ (WT)” ได้ผลคูณสุดท้ายที่เรียกว่า “ปริมาณรังสียังผล” นั่นเอง

ปริมาณรังสียังผล ผลรวม (ปริมาณรังสีสมมูล x Tissue Weight Factors (WT))
โดย     WT      คือ ตัวประกอบถ่วงน้ำหนักตามชนิดเนื้อเยื่อหรืออวัยวะ

          จากตัวอย่างเดิม ที่สมมติว่าเราได้รับรังสีแอลฟา แต่จะสมมติว่าเราได้รับรังสีนี้เข้าไปที่ “ตับ” ซึ่งพวกนักวิทยาศาสตร์เขามีมติกันแล้วว่า ตับมีค่าของตัวประกอบถ่วงน้ำหนักเท่ากับ 0.05 ดังนั้น ปริมาณรังสียังผลก็เอา ปริมาณรังสีสมมูลที่คำนวณไว้ตอนต้นแล้ว คือ 0.8 ซีเวิร์ต มาคูณกับตัวเลข 0.05 (ซึ่งเป็นตัวเลขไม่มีหน่วย) ได้เป็น ปริมาณรังสียังผลเท่ากับ 0.04 ซีเวิร์ต
(Ref. www.tint.or.th)

Image
Image
Image
© 2021 ส่วนงานพลังงานนิวเคลียร์และรังสี
การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.)

กองประกันคุณภาพและพลังงานนิวเคลียร์
Email : nuclearnews@egat.co.th โทร. 02-436-1966

นโยบายข้อมูลส่วนบุคคล