ด้านการเเพทย์มีการนำธาตุกัมมันตรังสีธาตุใดมาใช้ประโยชน์

การรั่วไหลของสารกัมมันตรังสีจากโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ที่ประเทศญี่ปุ่น กลายเป็นความกังวลร่วมกันของผู้คนทั่วโลก พร้อมกับคำถามตามมาถึงผลกระทบ รวมถึงคุณและโทษของกัมมันตภาพรังสี ซึ่งผู้ที่จะมาให้ความกระจ่างในเรื่องนี้คือ นพ. อภิชาต พานิชชีวลักษณ์ ผู้เชี่ยวชาญด้านรังสีวิทยาและรังสีรักษาจากศูนย์มะเร็งฮอไรซัน 

รู้จักกับสารกัมมันตรังสี

“สารกัมมันตรังสี คือ ธาตุที่มีคุณสมบัติในการปล่อยคลื่นพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า หรือกัมมันตภาพรังสีออกจากตัวเองได้อย่างต่อเนื่องตลอดเวลาจนกว่าจะหมดอายุ” นพ. อภิชาตกล่าว “เมื่อกล่าวถึงสารกัมมันตรังสี หลายคนอาจนึกกลัว แต่ก็ใช่ว่าสารกัมมันตรังสีจะก่อให้เกิดอันตรายแต่เพียงอย่างเดียว ในชีวิตประจำวัน เรามีการนำเอาสารกัมมันตภาพรังสีมาใช้ประโยชน์มากมายหลายด้านด้วยกัน ทั้งในด้านการแพทย์ ในภาคอุตสาหกรรม และภาคการเกษตร”  

กัมมันตภาพรังสีกับร่างกาย

นพ. อภิชาต อธิบายต่อว่า “การแผ่รังสีของสารกัมมันตรังสีเป็นปรากฏการณ์ที่มนุษย์ไม่อาจสังเกตได้ด้วยตาเปล่า จึงอาจก่อให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพและชีวิตได้ โดยอันตรายที่เกิดขึ้นนั้นมาจากคุณสมบัติที่สามารถแตกตัวเป็นไอออน (Ionizing Radiation) เมื่อรังสีผ่านเข้าไปในเนื้อเยื่อของร่างกาย ก็จะก่อให้เกิดผลกระทบต่อเซลล์ถึงในระดับดีเอ็นเอ โดยทำให้โมเลกุลภายในเซลล์ และระบบการทำงานของเซลล์เปลี่ยนแปลงไป”      

ทั้งนี้ การได้รับรังสีเข้าสู่ร่างกายเป็นไปได้ 2 กรณี กล่าวคือ 

1. ได้รับรังสีจากสารกัมมันตรังสีจากภายนอก (External Exposure) ผลกระทบที่เกิดขึ้นนั้นจะรุนแรงมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของรังสี ระยะเวลาในการสัมผัสกับรังสี และระยะทางระหว่างแหล่งกำเนิดรังสีกับตัวผู้รับรังสี 

2. ได้รับสารกัมมันตรังสีเข้าสู่ร่างกายโดยตรง (Internal Exposure) มักพบในกรณีมีการรั่วไหลของสารกัมมันตรังสีที่มีสภาพเป็นก๊าซ ของเหลว หรือฝุ่นละอองจากแหล่งเก็บสารกัมมันตรังสี หรือที่เก็บกากสารกัมมันตรังสีซึ่งส่งผลให้มีการฟุ้งกระจายไปในอากาศ หรือปนเปื้อนไปกับแหล่งน้ำ และเข้าสู่ร่างกายโดยการหายใจหรือรับประทานอาหารที่ปนเปื้อนรังสี เป็นต้น       

สำหรับอาการที่เกิดขึ้นจากการได้รับรังสีโดยตรง อาจมีตั้งแต่ผื่นแดง ผิวหนังพุพอง คลื่นไส้ อาเจียน เม็ดเลือดขาวถูกทำลายอย่างรุนแรง ระบบการสร้างโลหิตจากไขกระดูกบกพร่อง มีความต้านทานโรคต่ำ ผิวหนังพุพอง ผมร่วง ปากเปื่อย เป็นต้น
   

กัมมันตภาพรังสีกับโรคมะเร็ง

สารกัมมันตรังสีที่สามารถแตกตัวเป็นไอออนจัดว่าเป็นสารก่อมะเร็งชนิดหนึ่ง ที่ผ่านมามีการศึกษาและบันทึกผลต่อสุขภาพของผู้ที่ได้รับรังสีในปริมาณสูงจากอุบัติเหตุที่เชอร์โนบิล ระเบิดปรมาณูที่ฮิโรชิมาและนางาซากิ และผู้ที่ทำงานในเหมืองแร่ยูเรเนียม พบว่าการได้รับรังสีในปริมาณสูงมีความสัมพันธ์ต่อความเสี่ยงโรคมะเร็งบางชนิด อาทิ โรคมะเร็งเม็ดเลือดขาว มะเร็งปอด มะเร็งผิวหนัง มะเร็งที่ต่อมธัยรอยด์ มะเร็งเต้านม และมะเร็งในกระเพาะอาหาร    
 

“กัมมันตภาพรังสีเป็นหนึ่งในสาเหตุของมะเร็งบางชนิดก็จริง แต่ก็ในทางการแพทย์ เราก็ไดันำสารกัมมันตรังสี และรังสีมาใช้เพื่อการรักษาโรคมะเร็งด้วยเช่นกัน ได้แก่การใช้รังสีรักษา และการฝังแร่กัมมันตรังสีไว้ภายในร่างกาย โดยมีเป้าหมายเพื่อลดขนาดของก้อนมะเร็งลงเพื่อให้ง่ายต่อการผ่าตัด หรือควบคุมการแพร่กระจายของเซลล์มะเร็งซึ่งก็ได้ผลเป็นที่น่าพอใจ” นพ. อภิชาตกล่าว

  การนำคุณสมบัติของสารกัมมันตรังสีมาใช้ประโยชน์นั้น อยู่ภายใต้ระเบียบวิธีการปฏิบัติงานเกี่ยวกับรังสีที่กำหนดโดยคณะกรรมาธิการนานาชาติว่าด้วยการป้องกันอันตรายจากรังสี (ICRP) ซึ่งยึดหลักให้ผู้ปฏิบัติงาน และสาธารณชน ได้รับรังสีน้อยที่สุดโดยอาศัย 3 มาตรการป้องกันที่สำคัญ คือ ใช้เวลาปฏิบัติงานให้สั้นที่สุด รักษาระยะห่างจากรังสีให้มากที่สุด และจัดให้มีเครื่องกำบังที่เหมาะสม

      “ปัจจุบันเวชศาสตร์นิวเคลียร์ได้พัฒนาก้าวหน้าไปอย่างมาก ทำให้แพทย์สามารถใช้ประโยชน์จากสารกัมมันตรังสีเพื่อรักษาโรคมะเร็งได้มากชนิดขึ้น ใช้รังสีรักษามะเร็งได้อย่างตรงจุด แม่นยำและสร้างความเสียหายต่อเซลล์ข้างเคียงน้อยลง อีกทั้งยังสามารถควบคุมความเข้มข้นของรังสีให้เหมาะสมสำหรับสภาวะของผู้ป่วยแต่ละรายภายใต้มาตรฐานการปฏิบัติงานที่มีความปลอดภัยสูงสุด” นพ. อภิชาตกล่าวในท้ายที่สุด

รายละเอียดเพิ่มเติม กรุณาติดต่อ:

• ศูนย์มะเร็งฮอไรซัน ​
  8.00-20.00  (BKK Time)
  Hot line tel. +66 63 234 7950
  tel. +66 65 978 1390 

  20.00-8.00 (BKK Time)
  เบอร์ Contact center +662 066 8888 และ 1378

ธาตุบางชนิดโดยเฉพาะอย่างยิ่งธาตุที่มีมวลอะตอมสูง มีความสามารถในการแผ่รังสีออกมาได้เองอย่างต่อเนื่อง โดยปรากฏการณ์การแผ่รังสีที่เกิดขึ้นนี้เรียกว่า กัมมันตภาพรังสี ขณะที่ธาตุดังกล่าวเรียกว่า ธาตุกัมมันตรังสี

ธาตุกัมมันตรังสี (Radioactive Element) คือธาตุที่มีองค์ประกอบภายในนิวเคลียส (Nucleus) ไม่เสถียร ส่งผลให้เกิดการสลายตัว หรือการปล่อยรังสีของธาตุอยู่ตลอดเวลา เนื่องจากปรากฏการณ์การแผ่รังสีของธาตุเป็นกระบวนการปรับสมดุล เพื่อสร้างความเสถียรภายในธาตุ ซึ่งในธรรมชาติ

ธาตุกัมมันตรังสีมักเป็นธาตุที่มีมวลมากหรือมีเลขอะตอมสูงเกินกว่า 82 เช่น เรเดียม (Radium) ที่มีเลขมวลอยู่ที่ 226 และเลขอะตอม 88 หรือยูเรเนียม (Uranium) มีเลขมวลอยู่ที่ 238 และเลขอะตอม 92

การค้นพบธาตุกัมมันตรังสี

ธาตุกัมมันตรังสีค้นพบครั้งแรกในปี 1896 โดยนักเคมีชาวฝรั่งเศส อองตวน อองรี แบ็กเกอเรล (Antoine Henri Becquerel) จากความบังเอิญที่เขานำฟิล์มถ่ายรูปวางไว้ใกล้เกลือโพแทสเซียมยูเรนิลซัลเฟต ซึ่งสร้างรอยดำบนแผ่นฟิล์มเสมือนการถูกแสงผ่านเข้าไป เขาจึงเชื่อว่ามีรังสีพลังงานสูงบางชนิดปลดปล่อยออกมาจากเกลือยูเรเนียมก้อนนั้น

นอกจากนี้ เขาทำการทดลองกับสารประกอบของยูเรเนียมชนิดอื่น ต่างให้ผลลัพธ์ไปในทิศทางเดียวกัน โดยหลังจากการค้นพบดังกล่าวเพียง 2 ปี มารี คูรี (Marie Curie) และปีแอร์ คูรี (Pierre Curie) นักเคมีเชื้อสายโปแลนด์ ทำการทดลองกับธาตุหลายชนิดและพบว่าธาตุทอเรียม (Thorium) เรเดียม (Radium) และพอโลเนียม (Polonium) ต่างสามารถแผ่รังสีได้เช่นเดียวกัน จึงส่งผลให้เกิดข้อสรุปร่วมกันที่ว่า ธาตุบางชนิดโดยเฉพาะอย่างยิ่งธาตุที่มีมวลอะตอมสูง มีความสามารถในการแผ่รังสีออกมาได้เองอย่างต่อเนื่อง โดยปรากฏการณ์การแผ่รังสีที่เกิดขึ้นนี้เรียกว่า “กัมมันตภาพรังสี” ขณะที่ธาตุดังกล่าวเรียกว่า “ธาตุกัมมันตรังสี”

การแผ่รังสีของธาตุ

ภายในนิวเคลียสของธาตุประกอบไปด้วยโปรตอน (Proton) ที่มีประจุบวก และนิวตรอน (Neutron) ที่มีสถานะเป็นกลางทางไฟฟ้า ซึ่งการมีสัดส่วนหรือจำนวนโปรตอนต่อจำนวนนิวตรอนภายในอะตอมไม่เหมาะสม ทำให้ธาตุดังกล่าวขาดเสถียรภาพและเกิดการปล่อยรังสีออกมา การแผ่รังสีของธาตุนั้นเป็นกระบวนการปรับสมดุลภายในตัวเองของธาตุตามธรรมชาติ ซึ่งสามารถก่อกำเนิดธาตุชนิดใหม่หรืออาจสร้างการเปลี่ยนแปลงภายในองค์ประกอบอะตอมของธาตุชนิดเดิม เช่น จำนวนโปรตอนหรือนิวตรอนในนิวเคลียสเพิ่มขึ้นหรือลดลง โดยธาตุกัมมันตรังสีแต่ละชนิดจะมีระยะเวลาในการสลายตัวและการแผ่รังสีที่แตกต่างกันออกไป หรือที่เรียกว่า “ครึ่งชีวิต” (Half Life)

รังสีจำแนกเป็น 3 ชนิด ได้แก่

• รังสีแอลฟา (Alpha: α)

เกิดจากการสลายตัวของนิวเคลียสที่มีขนาดใหญ่และมีมวลมาก หรือมีจำนวนโปรตอนภายในนิวเคลียสมาก เพื่อปรับตัวให้มีเสถียรภาพมากขึ้น รังสีแอลฟา หรืออนุภาคแอลฟาในรูปของนิวเคลียสของฮีเลียม (Helium) จึงถูกปล่อยออกมา โดยมีสถานะทางไฟฟ้าเป็นประจุบวก มีมวลค่อนข้างใหญ่ ส่งผลให้รังสีแอลฟาเกิดการเบี่ยงเบนจากการเคลื่อนที่ได้ยาก มีอำนาจทะลุทะลวงต่ำ ไม่สามารถทะลุผ่านสิ่งกีดขวาง เช่น ผิวหนัง แผ่นโลหะบางๆ หรือแผ่นกระดาษไปได้ ดังนั้น เมื่อเกิดการชนเข้ากับสิ่งกีดขวาง รังสีแอลฟาจะถ่ายทอดพลังงานเกือบทั้งหมดออกไป ส่งผลให้เกิดการแตกตัวเป็นไอออนของสารที่รังสีผ่านได้ดี

• รังสีบีตา (Beta: β)

เกิดจากการสลายตัวของนิวเคลียสที่มีจำนวนนิวตรอนมาก รังสีบีตามีคุณสมบัติคล้ายคลึงกับอิเล็กตรอน (Electron) ซึ่งมีประจุไฟฟ้าเป็นลบและมีมวลต่ำ แต่มีอำนาจทะลุทะลวงสูง (สูงกว่ารังสีแอลฟาราว 100 เท่า) และมีความเร็วในการเคลื่อนที่สูงถึงระดับใกล้เคียงกับความเร็วแสง

• รังสีแกมมา (Gamma: γ)

เกิดจากการที่นิวเคลียสภายในอะตอมมีพลังงานสูงหรือถูกกระตุ้น จึงก่อให้เกิดรังสีแกมมาที่มีสถานะเป็นกลางทางไฟฟ้า มีสมบัติคล้ายรังสีเอกซ์ (X-ray) คือเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นสั้นหรือมีความถี่สูง ไม่มีประจุและไม่มีมวล เป็นรังสีที่มีพลังงานสูง เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่าแสง และมีอำนาจทะลุทะลวงสูงที่สุด

การประยุกต์ใช้ธาตุกัมมันตรังสี

• ด้านธรณีวิทยา: มีการใช้คาร์บอน-14 (C-14) ในการคำนวณหาอายุของโบราณวัตถุหรืออายุของฟอสซิล
• ด้านการแพทย์: มีการใช้ไอโอดีน-131 (I-131) ในการติดตามเพื่อศึกษาและรักษาโรคต่อมไทรอยด์เป็นพิษ รวมถึงการใช้โคบอลต์-60 (Co-60) และเรเดียม-226 (Ra-226) ในการรักษาโรคมะเร็ง
• ด้านเกษตรกรรม: มีการใช้ฟอสฟอรัส-32 (P-32) ในการศึกษาเส้นทางการเคลื่อนที่และความต้องการธาตุอาหารของพืช และใช้โพแทสเซียม-32 (K-32) ในการหาอัตราการดูดซึมของต้นไม้
• ด้านอุตสาหกรรม: มีการใช้ธาตุกัมมันตรังสีในการตรวจหารอยตำหนิ เช่น รอยร้าวของโลหะหรือท่อขนส่งของเหลว รวมไปถึงการใช้ธาตุกัมมันตรังสีในการตรวจสอบ ควบคุมความหนาของวัตถุ และใช้รังสีฉายบนอัญมณีเพื่อสร้างสีสันให้สวยงาม
• ด้านการถนอมอาหาร: มีการใช้รังสีแกมมาของโคบอลต์-60 (Co-60) เพื่อทำลายแบคทีเรียในอาหาร ช่วยให้เก็บรักษาอาหารไว้ได้นานยิ่งขึ้น
• ด้านพลังงาน: มีการใช้พลังงานความร้อนที่ได้จากปฏิกิริยานิวเคลียร์ของยูเรเนียม-238 (U-238) ในเตาปฏิกรณ์ปรมาณู สร้างไอน้ำเพื่อใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้า

อันตรายจากธาตุกัมมันตรังสี

รังสีสามารถส่งผลให้ตัวกลางที่เคลื่อนผ่านแตกตัวเป็นไอออนได้ รังสีชนิดต่างๆ จึงถือเป็นอันตรายต่อมนุษย์ รวมถึงสิ่งมีชีวิตอื่นๆ การได้รับหรือสัมผัสกับรังสีที่เป็นอันตรายสามารถส่งผลให้ร่างกายเกิดการเจ็บป่วย จากการที่เซลล์ซึ่งประกอบขึ้นเป็นอวัยวะดังกล่าวเกิดการแตกตัว รวมไปถึงเพิ่มความเสี่ยงของการเกิดโรคร้าย เช่น โรคมะเร็ง นอกจากนี้ หากร่างกายได้รับรังสีที่มีอานุภาพสูงเป็นเวลานาน อาจส่งผลกระทบลึกลงไปถึงระดับสารพันธุกรรมภายในเซลล์ ทำให้การสร้างเซลล์ใหม่ในร่างกายเกิดการกลายพันธุ์ โดยเฉพาะเซลล์ที่ทำหน้าที่ในการสืบพันธุ์ ซึ่งเป็นอันตรายอย่างยิ่งต่อการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมไปยังทายาทรุ่นต่อไป

สืบค้นและเรียบเรียง
คัดคณัฐ ชื่นวงศ์อรุณ

ข้อมูลอ้างอิง

Duckster.com – https://www.ducksters.com/science/chemistry/radiation_and_radioactivity.php

กรมประมง  – https://www.fisheries.go.th

ฟิสิกส์ราชมงคล – http://www.rmutphysics.com/charud/scibook/sciencebook4/motion-energy/4-radoactivity.pdf

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) – https://www.scimath.org/lesson-physics/item/7445-2017-08-11-07-20-11

เรื่องอื่นๆ ที่น่าสนใจ : พลังงานหมุนเวียน (Renewable Energy)

เราสามารถนำสารกัมมันตรังสีมาใช้ประโยชน์ในด้านใดได้บ้าง

กัมมันตภาพรังสีธาตุใดที่ใช้ในการตรวจสอบเม็ดเลือดแดง

ประโยชน์ของธาตุกัมมันตภาพรังสีมีอะไรบ้าง

รังสีใดที่มีประโยชน์ทางการแพทย์มากที่สุด