การจำลองและประเมินผลของความเร็วลมต่อการกระจายของกัมมันตรังสี จากเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัยสู่สิ่งแวดล้อม 

บทนำ
          การประเมินการแพร่กระจายของรังสีเมื่อเกิดอุบัติเหตุทางนิวเคลียร์ สามารถคำนวณโดยใช้โปรแกรมการประเมินความปลอดภัยทางรังสี ซึ่งเป็นเครื่องมือคำนวณที่สะดวกและรวดเร็ว เพื่อให้บุคลากรด้านฟิสิกส์ สามารถประเมินผลกระทบของรังสีที่เกี่ยวข้องกับการปลดปล่อยกัมมันตภาพรังสีในชั้นบรรยากาศ และสามารถนำข้อมูลที่ได้ มาสร้างการจำลองเส้นทางหลบภัยสำหรับผู้ที่อาจเกี่ยวข้องกับผลกระทบ ในการทดลองนี้ โปรแกรม HotSpot Health Physics Codes ถูกนำมาใช้เพื่อคำนวณปริมาณรังสีที่กระจายในสิ่งแวดล้อม เมื่อเกิดอุบัติเหตุทางนิวเคลียร์แบบสมมติฐานขั้นสูงสุด (Maximum Hypothetical Accident,  MHA) ของเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัย TRR-1/M-1 ของประเทศไทย โดยจำลองขนาดกำลังประมาณ 20 เมกกะวัตต์ เพื่อประเมินความเสี่ยงของการได้รับสารกัมมันตรังสีของประชากรที่อาศัยอยู่ในพื้นที่ใกล้เคียง 


          ความเร็วลมบริเวณรอบพื้นที่ตั้งเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัย เป็นหนึ่งในปัจจัยที่ทำให้เกิดการกระจายของปริมาณรังสี โดยผู้จัดทำได้ประเมินความเร็วลมจากจุดจำลองการตั้งเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัย ณ สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) หรือ สทน. อำเภอองครักษ์ จังหวัดนครนายก ที่สภาพอากาศโดยเฉลี่ยของจังหวัดนครนายกในหนึ่งปี ซึ่งมีค่าความเร็วลมประมาณ 1-7 เมตรต่อวินาที(1) จากนั้นคำนวณปริมาณกัมมันตรังสีที่กระจายในสิ่งแวดล้อมเมื่อเกิดอุบัติเหตุทางนิวเคลียร์แบบ MHA และเปรียบเทียบปริมาณรังสีสมมูลและปริมาณรังสียังผลที่เกิดขึ้นกับข้อกำหนดมาตรฐานจากองค์การสากลในการป้องกันอันตรายจากรังสี (International Commission on Radiological Protection, ICRP)  


วัตถุประสงค์
          1. เพื่อศึกษาการแพร่กระจายของนิวไคลด์กัมมันตรังสีจากเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัยสู่สิ่งแวดล้อม ที่ความเร็วลมต่าง ๆ
          2. เพื่อคำนวณปริมาณรังสีในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุทางนิวเคลียร์แบบสมมติฐานขั้นสูงสุด
          3. เพื่อประเมินความเสี่ยงของการได้รับสารกัมมันตรังสีของประชากรที่อาศัยอยู่ในพื้นที่ใกล้เคียงกับจุดตั้งเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัย


คำจำกัดความ
          “ปริมาณรังสีสมมูล” หมายความว่า ผลรวมของปริมาณรังสีดูดกลืนในเนื้อเยื่อหรืออวัยวะใด ๆ ของมนุษย์ หลังจากปรับเทียบการก่ออันตรายของรังสีทุกชนิดที่อวัยวะนั้นได้รับ โดยเทียบกับการก่ออันตรายของรังสีแกมมา มีหน่วยเป็นซีเวิร์ต 


          “ปริมาณรังสียังผล” หมายความว่า ผลรวมของปริมาณรังสีสมมูลหลังจากปรับเทียบสภาพไวต่อรังสีของแต่ละเนื้อเยื่อหรืออวัยวะทั่วร่างกายของมนุษย์ มีหน่วยเป็นซีเวิร์ต 


วิธีการดำเนินงาน
          การวิเคราะห์การแพร่กระจายของสารกัมมันตรังสีและการคำนวณปริมาณรังสีในสิ่งแวดล้อม ในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุทางนิวเคลียร์ ในเบื้องต้นโปรแกรม HotSpot Health Physics Codes ถูกนำมาใช้ในการคำนวณ โดยใช้ข้อมูลผลผลิตจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันของเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัย TRR-1/M-1 ของประเทศไทย จำลองขนาด 20 เมกกะวัตต์ โดยเลือกแบบจำลองการกระจายตัวของบรรยากาศแบบทั่วไป (General Plume) และเลือกความเสถียรของบรรยากาศ (Atmospheric Stability) แบบปานกลาง (Moderately stable, F)  นอกจากนี้ยังได้พิจารณาความสูงของการปลดปล่อยกัมมันตภาพรังสี (Effective Release Height) ที่ 10 เมตร อัตราการหายใจของประชาชนที่ 0.000333 ลูกบาศก์เมตรต่อวินาที กำหนดความสูงของตัวจับวัดรังสีที่ 1.5 เมตร และกำหนดความเร็วลมบริเวณโดยรอบพื้นที่ 1, 2, 3, 5, และ 7 เมตรต่อวินาที โดยสมมติอุบัติเหตุทางนิวเคลียร์แบบ MHA กับเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัย จากนั้นข้อมูลดังกล่าวถูกคำนวณและแปลงผลลัพธ์ออกมาในรูปแบบไฟล์ข้อความและกราฟ 


ผลการดำเนินงาน
          การจำลองการแพร่กระจายของรังสีโดยใช้โปรแกรม HotSpot Health Physics Codes พบว่าที่ความเร็วลมต่ำสุด 1 เมตรต่อวินาที มีค่าปริมาณรังสียังผลสูงสุดคือ 0.000745 มิลลิซีเวิร์ตต่อปี เมื่อความเร็วลมมีค่าเพิ่มขึ้นเป็น 2, 3, 5, และ 7 เมตรต่อวินาที ปริมาณรังสียังผลสูงสุดกลับมีค่าน้อยลงเป็น  0.000380, 0.000255, 0.000154, และ 0.000110 มิลลิซีเวิร์ตต่อปีตามลำดับ ดังข้อมูลแสดงในตารางที่ 1 ปริมาณรังสี   ยังผลรวมสูงสุดที่ความเร็วลมต่าง ๆ 


          หากพิจารณาที่ระยะทางโดยเริ่มจุดศูนย์กลางที่จุดตั้งเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัย ณ สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) อ.องครักษ์ จ.นครนายก พบว่าในระยะรัศมี 470 เมตร คือจุดที่ได้รับสารกัมมันตรังสีสูงสุด และในระยะรัศมีที่ห่างออกไปพบว่าการแพร่กระจายของรังสีมีค่าน้อยลงตามระยะทาง ผลการคำนวณจากโปรแกรม HotSpot Health Physics Codes แสดงดังกราฟที่ 1 ปริมาณรังสียังผลรวมสูงสุดที่ระยะทางต่าง ๆ 

สรุปผลการดำเนินงาน
          จากการประเมินการกระจายของกัมมันตรังสีที่ความเร็วลม 1-7 เมตรต่อวินาที พบว่าหากเกิดอุบัติเหตุทางนิวเคลียร์แบบ MHA ที่ความเร็วลม 1 เมตรต่อวินาที จะมีปริมาณรังสียังผลสูงสุดเกิดขึ้นเท่ากับ 0.000745 มิลลิซีเวิร์ตต่อปี  โดยสารกัมมันตรังสีที่กระจายออกมาอยู่ในระยะรัศมี 470 เมตรจากจุดจำลองการตั้งเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัย นอกจากนี้ยังพบว่าเมื่อความเร็วลมสูงขึ้น ปริมาณรังสียังผลรวมจะมีค่าต่ำลงตามลำดับ และเมื่อระยะรัศมีห่างจากจุดตั้งเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัยมากกว่า 470 เมตรขึ้นไป พบว่าปริมาณรังสีที่แพร่กระจายออกสู่บรรยากาศจะมีค่าน้อยลงตามระยะทาง จากการอ้างอิงกฎกระทรวงโดยสำนักงานปรมาณูเพื่อสันติ(2) และอ้างอิงจากองค์การสากลในการป้องกันอันตรายจากรังสี (International Commission on Radiological Protection, ICRP)(4) ว่าด้วยเรื่องปริมาณรังสีที่เกิดขึ้นจากสถานประกอบการทางนิวเคลียร์ มีขีดจำกัดของการได้รับปริมาณรังสียังผลของประชาชนทั่วไปคือ 1 มิลลิซีเวิร์ตต่อปี ดังนั้นจึงสรุปได้ว่าเมื่อเกิดอุบัติเหตุร้ายแรงที่สุดกับเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัยขนาด 20 เมกกะวัตต์ ค่ากัมมันตรังสีที่เกิดขึ้นสูงสุด มีค่าต่ำกว่าขีดจำกัดของมาตรฐานเป็นอย่างมาก

 

อ้างอิง

• (1)    https://tmd.go.th/province.php?id=60
• (2)    ประกาศคณะกรรมการพลังงานปรมาณูเพื่อสันติ 2549. (2549, 29, มิถุนายน). ราชกิจจานุเบกษา. เล่ม 123 ตอนที่ 26 ง. หน้า 80. 
• (3)    http://www0.tint.or.th/isotope/km/Thailand%20Institute%20of%20Nuclear%20Technology%20(TINT).htm
• (4)    http://icrpaedia.org/Dose_limits