รังสี (Radiation)

ปกติโลกเราจะได้รับรังสี Cosmic อยู่ตลอดเวลา ในทุกๆ ระดับความสูงที่เพิ่มขึ้น 1,000 ฟุต จะได้รับรังสีที่ เพิ่มขึ้น 3 เท่า ดังนั้น ลูกเรือของสายการบินต่างๆ จึงถูกจำกัดให้บินเพียง 1,000ชั่วโมงใน 1 ปี ซึ่งจะได้รับรังสี 1 millirems (1 rem) สำหรับบุคคลทั่วไป จะได้รับรังสี Cosmic ในแต่ละปีแตกต่างกัน แล้วแต่สถานที่ เช่น ถ้า อยู่ใน รัฐฟลอลิด้าของสหรัฐอเมริกาจะได้รับเพียง 35 mrem และอาจสูงขึ้น ถึง 130 mrem ในรัฐ Wyoming หรือ Colorado เป็นต้น

แหล่งรังสีตามธรรมชาติแหล่งที่ 2 ก็ คือมาจากตัวโลกเอง เช่น Uranium-238 , Tritanium-232 , Potonium-40 ซึ่งอจาจะพบในหินทราย หรือ สถานที่อื่น ๆ รังสีบางชนิดก็พบได้ต่ามแหล่งต่าง ๆ เช่น อิฐคอนกรีต ในน้ำ อากาศ ซึ่งปนเปื้อนด้วยก๊าซเรดอน

เนื่องจากรังสีมีอยู่ในดิน ดังนั้นอาหารและน้ำจึงมีรังสีปนเปื้อนกับรังสีนี้ด้วย เช่น Brasil nuts ซึ่งปลูกใน ประเทศบราซิลที่มีรังสี แกรมม่าในดิน ทำให้มีรังสีในถั่วชนิดนี้ มากกว่าในถั่วชนิด อื่น หลายพันเท่า ธัญญพืชจะมีรังสีมากกว่าผลไม้ 500 เท่า ซึ่งรังสีเหล่านี้จะเปื้อนถึงคน ได้โดยสัตว์เลี้ยง เช่น วัวกินพืชเหล่านี้ แล้วเราก็กินเนื้อวัวต่อ โดยเฉพาะส่วนของ เครื่องในสัตว์ เช่น ตับ ไต และ เนยแข็ง น้ำนมจะมีรังสีปนเปื้อนอยู่ ถึงแม้ปริมาณที่เราได้รับ จะไม่มากพอที่จะ เป็นอันตรายแก่ เราก็ตาม

ชนิดของรังสี

รังสีเป็นพลังงานที่แพร่กระจายออกมาในลักษณะ ของคลื่นแม่เล็กไฟฟ้า ในความยาวของคลื่นที่แตกต่างกัน พลังงาน ดังกล่าวจะถูกปล่อยออกจากอะตอม ในหลายรูปแบบ เช่น แสง ความร้อน คลื่นวิทยุ คลื่นโทรทัศน์ และ กัมมันตรังสี โดยรังสีสามาร๔จำแนกออกเป็นดังนี้
1. รังสีที่ทำให้เกิดการแตกของประจุ (Ionizing Radiation)
เป็นรังสี ที่กระทบกับสารใดๆ แล้วก็ตาม จะทำให้เกิดการแตกประจุบวก หรือ ลบทีสารนั้นๆ ซึ่งกลายเป็นมี ประจุไฟฟ้า ของสารต่างๆ นี้ จะทำให้กระบวนการ ทางชีววิทยาของ สารนั้นตามปกติ ถูกรบกวานไปด้วย รังสีชนิดนี้จัดเป็น พลังงานระ ดับสูง ที่มีผลต่อสิ่งมีชีวิต โดยทั่วไปเรียกว่า กัมมันตรังสี (radioactive) จะพบว่า รังสีที่ทำให้เกิดประจุนี้ มี 2 ลักษณะ คือ เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ที่มี ความถี่สูงมาก เคลื่อนที่ไปลักษณะของคลื่น เช่น x-ray และรังสี แกรมม่า หรือ เป็นอนุภาค เช่น รังสีแอลฟา รังสีเบตา
การได้รังสี ในปริมาณในระดับสูง จะทำให้สิ่งมีชีวิตตายได้ เช่น กรณีของฮิโรชิมา นางาซากิ หรือ เซอร์โนบิล รังสี ปริมาณต่ำ จะถูกใช้ในด้านการแพทย์ เช่น x-ray หรือ การฉายรังสีถนอมอาหาร

รังสีที่ทำให้เกิดการแตกตัวของประจุ แบ่งเป็น

อนุภาคแอลฟา (Alpha) มีประจุไฟฟ้าเป็นบวก เนื่องจาก นิวเคลียร์ของอะตอม ของฮีเลียม ประกอบด้วย โปรตอนสองตัว และ นิวตรอนสองตัว ดังนั้น อนุภาคแอลฟา จึงมีประจุไฟฟ้าเป็นบวก โดยมีประจุเป็นสองเท่า และน้ำหนัก อะตอมเป็นสี่เท่า อนุภาคแอลฟา เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว ประมาณ 19,200 กิโลเมตรต่อวินาที หรือ ประมาณ 1 ใน 15 เท่า ของความเร็วของแสง เนื่องจากอนุภาคนี้ค่อนข้างใหญ่ เมื่อเทียบกับอนุภาคชนิดอื่น มันจึงไม่สามารถทะลุผ่านเนื้อวัตถุ ได้ง่ายเหมือนอนุภาคอื่น ๆ แต่จะสามารถถูกกั้นให้หยุดได้ โดยใช้กระดาษ 1 ชิ้น หรือ 2 ชิ้น หรือทะลุผ่านได้ถึงเพียงแค่ผิวหนัง เท่านั้น และโดยปกติ เคลื่อนที่ได้ไม่ไกลเกินกว่า 9 เซนติเมตร ในอากาศ เมื่ออนุภาคแอลฟาชนอะตอมหรือโมเลกุล ของวัตถุใดจะทำให้อิเลคตรอน หลุดออกมาเป็นสาเหตุให้เกิดอิออน
อนุภาคเบตา (Beta) เป็นอิเลคตรอน ที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง มากกว่าความเร็วของอนุภาคแอลฟา ถึงสิบเท่า หรือ อาจจะมากกว่าขึ้นไป อนุภาคเบตานี้มีประจุไฟฟ้าลบ สามารถเบี่ยงเบนได้ในสนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็ก เนื่องจาก ขนาดของอนุภาคนี้เล็ก และมีความเร็วสูง จึงสามารถทะลุผ่านวัตถุหนา ได้ดีกว่าอนุภาคแอลฟา โดยสามารถทะลุเข้าในเนื้อเยื่อ ได้ถึง 1-2 เซนติเมตร อาจกั้นอนุภาคเบตานี้ได้ด้วยชิ้นโลหะบาง ๆ
รังสีแกมมา (Gamma rays) เป็นรังสีช่วงความถี่สูงมากกว่ารังสีเอ็กซ์ ไม่มีน้ำหนักและเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่า กับแสง คือ ประมาณ 297,600 กิโลเมตรต่อวินาที มีสมบัติเหมือนรังสีเอ็กซ์ คือ สามารถทะลุผ่านร่างกายมนุษย์ หรือเนื้อวัตถุ หนามาก ๆ เช่น ไม้ หรือ โลหะได้ และยังพบว่า มีอำนาจ ทางการทะลุผ่าน ดีกว่ารังสีเอ็กซ์ จากการทดลองพบว่า รังสีแกมมา สามารถทะลุผ่านคอนกรีตหนาประมาณ 1 ฟุตได้ แต่จะสามารถดูดซับได้หมดในคอนกรีตหนา 1 เมตร
รังสีเอ็กซ์ (X-rays) เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เช่นเดียวกับรังสีแกมมา แต่แผ่ออกมาจากวงโคจร ของอิเลคตรอน รังสีเอ็กซ์ มีพลังงานต่ำกว่ารังสีแกมมา

2. รังสีที่ไม่ทำให้เกิดการแตกตัวของประจุ (Non-ionizing Radiation)
เป็นรังสีที่พบในชีวิตประจำวัน เช่น คลื่นวิทยุ และโทรทัศน์ แสงอาทิตย์ วิดีโอ การฉายภาพข้ามศีรษะ สายส่งไฟฟ้า ตลอดจนการใช้ผ้าห่มไฟฟ้า แสงอุลตร้าไวโอเลตจัดเป็นรังสีที่ไม่ทำให้เกิดการแตกตัวของประจุที่มีพลังงานสูง และเป็นอันตรายต่อชีวิต ทำให้เกิดโรคมะเร็งของผิวหนัง

หน่วยวัดรังสี
การวัดรังสีสามารถวัดได้ใน 2 ลักษณะ
1. ปริมาณและชนิดรังสีที่มนุษย์สัมผัส (Exposed radiation)
2. ปริมาณรังสีที่ถูกดูดกลืนเข้าสู่ร่างกาย (Absorbed radiation)
หน่วยวัดต่าง ๆ ได้แก่

1. คูรี่ (Curie,Ci) เป็นหน่วยวัดที่ใช้กันทั่วๆ ไป โดยตั้งชื่อขึ้น หลังจากมาดามแมรี่ คูรี่ และสามี ปิแอร์ คูรี่ ได้ค้นพบธาตุเรเดียม คูรี่ เป็นหน่วยวัดความแรงของรังสี โดยกำหนดว่า สารกัมมันตรังสี ที่สลายตัวในอัตรา 3.7x1010 ครั้งต่อ 1 วินาที จะมีความแรงเท่ากับ 1 คูรี่ ตัวอย่างเช่น EPA (Environmental Protection Agency ใน USA) เปรียบเทียบการ หายใจเอาสารเรดอน (เป็นธาตุกัมมันตรังสีชนิดหนึ่ง) เข้าไปวันละ 10 ปิแอร์คูรี่ต่อลิตรของอากาศ (1Pci=1 ส่วนล้านล้านส่วน Ci) จะเกิดอัตราเสี่ยง ต่อการเป็นโรคมะเร็งพอ ๆ กับการสูบบุหรี่วันละ 1 ซอง (1 pack)
2. แร้ด (Radiation absorbed dose,Rad) คือ ปริมาณรังสี ที่ถูกดูดกลืน โดยสิ่งมีชีวิต ในรูปของพลังงาน ที่สะสมในช่วงเวลาหนึ่ง
3. เร็ม (Radiation equivalent man,Rem) หน่วยวัด 'เร็ม' ถูกนำมาใช้ เนื่องจาก ความแตกต่างของรังสี แต่ละชนิด โดยรังสี ขนาด 1 แร้ดเท่ากัน แต่เป็นรังสี คนละชนิดกัน จะมีผลต่อเนื้อเยื่อ ของสิ่งมีชีวิต ต่างกัน ดังนั้น 'เร็ม' จึงเป็นหน่วยวัดที่ ถูกตั้งขึ้นเพื่อให้ สามารถอธิบาย ผลกระทบด้านชีววิทยา จากการดูดกลืนรังสี ชนิดต่าง ๆ ให้อยู่บนฐานเดียวกัน ตัวอย่างเช่น รังสีแอลฟา 1 แร้ด จะเป็นอันตราย ต่ออวัยวะ มากกว่ารังสีเอ็กซ์ 1 แร้ดถึง 10 เท่า ดังนั้น เมื่อคำนึงถึงอันตราย ทางด้านชีววิทยา ของรังสีแอลฟา 1 แร้ด จะเท่ากับ 10 เร็ม
4. เรนท์เก้น (Roentgens, R) เป็นชื่อที่ได้มาจาก Wilheim Roentgen ซึ่งเป็นผู้ที่ค้นพบรังสีเอ็กซ์ R เป็นหน่วยวัดปริมาณ รังสีสัมผัส (Exposed Radiation) ที่ใช้วัดรังสีเอ็กซ์ และรังสีแกมมา โดยวัดเป็นปริมาณพลังงานที่ทำให้อากาศ 1 ลูกบาศก์ เซนติเมตร แตกตัวเป็นไอออน

นอกจากหน่วยวัดดังที่ได้กล่าวมาแล้ว ปัจจุบันมีการใช้หน่วยวัดรังสีอื่นๆ ที่แตกต่างกันไป เช่น

Gray : 1 Gray = 100 Rad

Sievet : 1 SV = 100 Rem

Becquerel : 1 Ci = 3.7x1010