ห้องเก็บของนานาสาระ (=w=)

ลำดับตอนที่ #21 : ต้นกำเนิดและลักษณะชนิดของกากกัมมันตรังสี

ต้นกำเนิดและลักษณะชนิดของกากกัมมันตรังสี

 

                สารกัมมันตรังสีในกากนั้นอาจจะเป็นสารกัมมันตรังสีตามธรรมชาติ(Naturalradioactivity) หรือสารกัมมันตรังสีที่เกิดจากการประดิษฐ์ของมนุษย์ (Artificial radioactivity)การจัดจำพวกของกากกัมมันตรังสีนั้น อาจแยกได้หลายวิธี เช่น

คุณสมบัติทางเคมี(อินทรีย์สาร อนินทรีย์สาร ฯลฯ

ชนิดของสารกัมมันตรังสีที่ปล่อยออกมา(แอลฟา เบตา และ แกมม่า)

ระดับของการเปรอะเปื้อนสารรังสี(รังสีระดับสูง รังสีระดับต่ำและปานกลาง)

แหล่งกำเนิดกากฯ หมายถึงสถานที่ปฏิบัติการทางรังสี

 

                กากกัมมันตรังสีจากแหล่งกำเนิดกาก

 

                                กากกัมมันตรังสีจากขบวนการวัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์                          

กากกัมมันตรังสีจากการทำเหมืองแร่ ยูเรเนียม

ปริมาณและคุณภาพของกากกัมมันตรังสีจากเหมืองแร่ยูเรเนียม ขึ้นอยู่กับแหล่งแร่และกรรมวิธีการผลิต โดยปกติกากกัมมันตรังสีทีเกิดขึ้นคือหางแร่ที่มีระดับรังสีต่ำและสะสมตัวในบ่อน้ำในบริเวณกว้าง ซึ่งไม่เป็นปัญหาสำคัญนัก เพราะแหล่งแร่ยูเรเนียม มักจะอยู่ห่างไกลแหล่งชุมชน สำหรับชนิดของสารกัมมันตรังสีที่พบคือ ยูเรเนียม เรเดียมหรือทอเรียม ที่เจือปนอยู่ในปริมาณเล็กน้อย

กากกัมมันตรังสีจากการแต่งแร่ ยูเรเนียม

 

สินแร่ยูเรเนียม จะมี ยูเรเนียมอ๊อกไซด์ U3O8 ประมาณ 0.25% เมื่อส่งออกจากเหมืองแร่ สินแร่ดังกล่าวจะถูกส่งเข้าโรงงานแต่งแร่ ซึ่งจะแยกสารประกอบยูเรเนียม ออกมาจากสิ่งเจือปนทั้งหมดโดยการนำสินแร่มาบดให้แตกละเอียด แล้วสกัดสารประกอบยูเรเนียมออกมาโดยขบวนการทางเคมีซึ่งมี 2 วิธี คือการสกัดโดยกรดและการสกัดด้วยด่าง สารประกอบยูเรเนียมจะละลายในสารละลายและจะถูกนำไปแยกออกจากสารละลาย โดยวิธี Ion Exchange หรือโดยวิธีสกัดด้วยตัวทำละลาย (Solvent Extraction) ต่อไป

 

กากกัมมันตรังสีจากการแต่งแร่ ส่วนใหญ่คือหางแร่ ซึ่งจะเปื้อนปนด้วยสารรังสีที่มาจากการสลายตัวของอนุกรมยูเรเนียม เช่นเดียวกับกากฯ จากเหมืองแร่ กากฯเหล่านี้จะถูกระบายออกสู่บ่อพักและจะตกตะกอนลงสู่ก้นบ่อ โดยจะมีโลหะธาตุอื่นๆปะปนอยู่ด้วย เช่น Mn, Cu, Pb, As ฯลฯ กากกัมมันตรังสีชนิดเดียวกันนี้จะเกิดขึ้นในการแต่งแร่ โมนาไซต์ ซึ่งเป็นแร่ที่มี ธาตุทอเรียมผสมอยู่ด้วย โดยสรุปแล้วกากกัมมันตรังสีในกลุ่มนี้ไม่ก่อปัญหาสำคัญแต่อย่างใด

 

กากกัมมันตรังสีจากขบวนการยูเรเนียมบริสุทธิ์

 

ผลิตผลจากการแต่งแร่ยูเรเนียม จะได้เป็นสารประกอบยูเรเนียมที่มีเนื้อยูเรเนียมประมาณ 70%ซึ่งจะต้องนำไปทำให้บริสุทธิ์มากยิ่งขึ้นเพื่อให้เหมาะสมต่อการนำไปทำเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ต่อไป ทั้งนี้โดยการทำละลายสารประกอบนั้นด้วยกรดดินประสิว แล้วทำการสกัดด้วยสารประกอบ (Tributyl phosphate) ซึ่งจะทำให้สามารถแยกยูเรเนียมเป็นสารประกอบบริสุทธิ์ได้

 

สำหรับกากกัมมันตรังสีในกรณีนี้ส่วนใหญ่จะอยู่ในรูปของสารละลาย ในปริมาณ 5000 ลิตรต่อยูเรเนียม 1 ตัน กัมมันตภาพรังสีในกากนั้นจะมาจาก เรเดียม ยูเรเนียม และผลิตผลจากการสลายตัวของอนุกรมยูเรเนียม เช่น ทอเรียมและโปรเทคติเนียม เป็นต้น

 

หลังจากการสกัดด้วย TBP แล้วจะได้สารประกอบบริสุทธิ์ของ Uranyl Nitrate ซึ่งต่อมาจะถูก Oxidized กลายเป็นก๊าซ Uranium Tetrafluoride ซึ่งจะถูก Reduced ด้วย Mg กลายเป็นโลหะยูเรเนียมบริสุทธิ์ในที่สุด

 

 

กากกัมมันตรังสีจากการประดิษฐ์แท่งเชื้อเพลิงนิวเคลียร์

 

การสร้าง หรือ ประกอบแท่งเชื้อเพลิงนิวเคลียร์นั้น จะเกี่ยวกับการนำโลหะยูเรเนียม ไปทำเป็นโลหะผสมที่ความคงทนต่อสภาพต่างๆ อาทิ เช่น ความร้อน ความดัน ความเครียด ในแท่งเชื้อเพลิง เป็นต้น การสร้างแท่งเชื้อเพลิงจะต้องอาศัยขบวนการเชิงกล เช่นการหลอมโลหะ การกลึงให้เข้ารูป การเจาะ และการขัดทำความสะอาด เป็นต้น

 

กากกัมมันตรังสีที่เกิดขึ้น จะประกอบด้วยเศษโลหะ สารละลายที่ใช้ทำความสะอาด กระดาษ ฝุ่นละออง ต่างๆ ซึ่งเศษโลหะจากขบวนการนี้จะถูกเรียกเก็บกลับไปใช้งานใหม่ และกากส่วนอื่นๆนั้นมีระดับรังสีต่ำมาก

 

 

กากกัมมันตรังสีจากการเดินเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณู

 

การเดินเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณู จะทำให้เกิดสารกัมมันตรังสีสองจำพวก คือ ผลิตผลของการฟิชชั่น (fission product) และผลิตผลจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ระหว่างนิวตรอนกับวัสดอื่นๆในเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณู (ผลิตผลแอคติเวชั่น activation products) ปกติในส่วนของผลิตผลฟิชชั่น นั้นจะติดค้างอยู่ในแท่งเชื้อเพลิงปรมาณู ไม่เล็ดลอดออกมา แต่สำหรับผลิตผลแอคติเวชันนั้น จะปะปนอยู่ในตัวทำความเย็น และวัสดุโครงสร้างอื่นๆของเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูซึ่งอาจจะถูกชะล้างออกมาในตัวทำความเย็นได้

 

สารกัมมันตรังสีที่อยู่ในกลุ่มนี้ประกอบด้วย ไอโซโทปต่างๆมากมาย แต่อาจสรุปที่สำคัญได้ดังต่อไปนี้ H3, C14, Fe55, Co60, Ni63, Kr85, Sr89, Sr90, Y91, Zr93, Zr95, Nb95, Tc99, Ru106, I129, I131, Xe133, Cs134, Cs137, Ce141, Ce144, Pm147, SM151, Eu154, PB210, Rn222, Ra226, Th229, Th230, U234, U235, U238, Np237, Pu239, Pu240, PU241, Pu242, Am241, Am243 และ Cm242 เป็นต้น

 

 

กากกัมมันตรังสีจากขบวนการฟอกกากนิวเคลียร์

 

แท่งเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่นำไปใช้งานจนเสื่อมสมรรถนะภาพแล้ว อาจจะนำไปปรุงแต่งให้คืนสภาพใช้งานได้อีกครั้งหนึ่ง โดยขบวนการแยกทางเคมี โดยมีวิธีการประกอบด้วย การทำลายแท่งเชื้อเพลิงฯ ด้วยกรดดินปะสิว ซึ่งจะทำให้ได้กากกัมมันตรังสีในรูปของสารละลายที่มีสารกัมมันตรังสีชนิดผลิตผลฟิชชันที่มีความแรงรังสีสูงมากโดยปกติผลิตผลฟิชชันนั้นประกอบด้วยธาตุประมาณ 35 ธาตุและเป็นไอโซโทปรังสีประมาณ 120 ชนิด แต่ส่วนใหญ่เป็นไอโซโทปรังสีที่มีอายุสั้นๆ สำหรับผลิตผลฟิชชันที่มีครึ่งชีวิตยาวมีไม่มากนัก ที่สำคัญคือ Cs137 มีครึ่งชีวิต 30 ปี Sr90มีครึ่งชีวิต 29 ปีและ Ru106 มีครึ่งชีวิต 1 ปี เป็นต้น

 

นอกจากผลิตผลฟิชชันแล้ว กากกัมมันตรังสีชุดนี้ ยังประกอบด้วยสารรังสีชนิดทรานสยูเรนิค (Transurenic) ซึ่งเป็นไอโซโทปรังสีของธาตุที่มีเลขอะตอมสูงกว่า ยูเรเนียมและเป็นไอโซโทปที่ให้แอลฟาเป็นส่วนใหญ่ และมีครึ่งอายุค่อนข้างยาวนานด้วย

 

 

กากกัมมันตรังสีจากศูนย์วิจัยฯและสถาบันการศึกษา

 

กัมมันตภาพรังสีของกากฯ ในกลุ่มนี้ มีระดับรังสีต่ำมาก แต่ปรากฏว่าปริมาณของกากรังสี เพิ่มมากขึ้นทุกทีเนื่องจาก ปัจจุบันมีการใช้สารรังสีในการศึกษาวิจัยในโครงการต่างๆเพิ่มมากขึ้น กากกัมมันตรังสีในกลุ่มนี้มีสภาพทางกายภาพคล้ายคลึงกันแต่องค์ประกอบของกากแตกต่างกัน ขึ้นกับโครงงานที่ปฏิบัติ อาทิเช่น กากของเหลวอาจเป็นพวกสารอนินทรีย์ที่มีการเจือปนด้วยสารเคมีต่างชนิดกัน หรืออาจเป็นสารละลายอินทรีย์ชนิดต่างๆ เป็นต้น สำหรับกากของแข็งนั้น ส่วนมากประกอบด้วย วัสดุ อุปกรณ์ที่ชำรุด หรือ เศษกระดาษ ผ้า เฟอร์นิเจอร์ ขวดแก้ว พลาสติค และอื่นๆ

กากกัมมันตรังสีที่มาจากการใช้งานทางการแพทย์

 

การใช้ประโยชน์ทางรังสีในกิจการแพทย์ประกอบด้วย การใช้ในการตรวจวินิจฉัย และการบำบัดรักษา อาการโรค เช่น การใช้สารรังสีฉีดเข้าไปในร่างกาย และตรวจสอบการทำงานของระบบอวัยวะต่างๆ โดยการติดตามวัดปริมาณรังสี การใช้รังสีจากต้นกำเนิดรังสีฉายไปยังบริเวณอวัยวะที่เป็นเนื้องอก เพื่อระงับการแพร่ขยายของเนื้อร้าย ณ อวัยวะส่วนนั้น และการใช้รังสี X ฉายผ่านอวัยวะของร่างกาย เพื่อตรวจหาความผิดปกติ เป็นต้น ทั้งนี้สารรังสีที่ใช้มีทั้งในลักษณะของต้นกำเนิดรังสีผนึกสนิท(sealed source) และสารเคมีรังสีชนิดไม่ผนึก(unsealed sources)

 

กากกัมมันตรังสีที่เกิดขึ้น อาจจะอยู่ในรูปของเสียที่ขับถ่ายจากผู้ป่วยที่ได้รับสารรังสีเข้าสู่ร่างกาย น้ำเสียจากการทำความสะอาดภาชนะหรือเครื่องแต่งกายของผู้ป่วยและภาชนะบรรจุสารกัมมันตรังสี เข็มฉีดยาและอื่นๆ สารรังสีที่ใช้ในกิจการนี้มักเป็นพวกที่มีครึ่งอายุสั้นๆเช่น Au198, I125, Cr51 และ Tc99m เป็นต้น

 

 

กากกัมมันตรังสีจากโรงงานอุตสาหกรรม

 

ปกติสารกัมมันตรังสีที่ใช้ในกิจการอุตสาหกรรมต่างๆนั้น มักอยู่ในสภาพของสารรังสีชนิดผนึกสนิทในภาชนะ(seal source) โดยส่วนมากจะมีการใช้งานในการถ่ายภาพทางรังสี(radiography) ของชิ้นส่วนอุปกรณ์ต่างๆ หรือ เครื่องยนต์กลไก การใช้เป็นเครื่องตรวจสอบ ความหนาของวัสดุ ตรวจสอบความหนาแน่น ตรวจสอบระดับของเหลวในถังทึบเป็นต้น ต้นกำเนิดรังสีเหล่านั้นจะถูกเรียกว่ากากกัมมันตรังสีก้ต่อเมื่อเลิกใช้งานแล้ว ซึ่งในเวลานั้นสารรังสีจะมีความเข้มของรังสีลดลงอย่างมากแล้ว และเป็นกากที่แยกจากองค์ประกอบอื่นๆได้ง่าย ตัวอย่างไอโซโทปรังสี ในกรณีนี้มี เช่น โคบอลต์-60 เออริเดียม-192 ซีเซียม-137 เป็นต้น

 

 

กากกัมมันตรังสีจากการใช้งานทางการเกษตร

 

การศึกษาวิจัยทางการเกษตรหลายอย่างเป็นต้นกำเนิดกากกัมมันตรังสี ประเภทนี้ อาทิ เช่น การตรวจสอบสภาพดิน หรือการศึกษาความสามารถในการดูดซึมปุ๋ยของพืชชนิดต่างๆ การตรวจหาความชื้นใต้ดิน ฯลฯ กากกัมมันตรังสีที่เกิดขึ้นมักจะมีลักษณะเช่นเดียวกับ กากที่เกิดจากศูนย์วิจัยนิวเคลียร์ทั่วไป

 

 

                หลักการจัดการกากกัมมันตรังสี

 

                การขจัดกากกัมมันตรังสี มิได้หมายถึงการทำลายสารกัมมันตรังสี ให้หมดสิ้นไป ทั้งนี้เพราะวิธีการทางเคมี-ฟิสิกส์สามัญ ไม่สามารถทำลายสภาพกัมมันตรังสีได้ จะมีเพียงวิธีทางนิวเคลียร์ ซึ่งยุ่งยากและสิ้นเปลือง และขบวนการสลายตัวตามธรรมชาติของสารกัมมันตรังสีนั้นเท่านั้น ที่จะแปรสภาพความเป็นกัมมันตภาพรังสีของสารได้ การจัดการกากกัมมันตรังสีจึงเป็นการดำเนินการใดๆ เพื่อป้องกันการแพร่กระจายของกากกัมมันตรังสีในสภาวะแวดล้อมเกิดการเปรอะเปื้อนด้วยสารกัมมันตรังสี ซึ่งอาจก่อให้เกิดผลกระทบต่อสุขภาพของประชาชนโดยทั่วไป

 

                วิธีการที่ใช้ปฏิบัติต่อกากฯ เหล่านั้นมีมากมายหลายวิธีตามลักษณะคุณภาพและปริมาณของกากฯเหล่านั้น แต่โดยส่วนรวมแล้ว การขจัดกากฯ ทุกๆวิธีจะมีหลักการร่วมกัน 3 ประการ

 

การทำให้เข้มข้น แล้วเก็บรวบรวม ( concentrate and contain )

การทำให้เจือจาง แล้วระบายทิ้ง ( dilute and disperse )

การเก็บทอดระยะเวลา และปล่อยให้สารกัมมันตรังสีสลายตัวไปเอง ( Delay and Decay )

 

                การขจัดกากของเหลวกัมมันตรังสี

 

                                กากของเหลวระดับรังสีสูง(104 – 106 Ci/m3)

                                กากกัมมันตรังสีชุดนี้ส่วนใหญ่เป็นสารละลายของ fission – product จากโรงงานคืนสภาพเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ และมีระดับรังสีสูง การบำบัดกากนี้มักใช้วิธีการต้มระเหย(evaporation) แล้วเก็บไว้ในภาชนะที่คงทน รอจนสารรังสีบางส่วนสลายตัวลงบ้าง แล้วจึงนำไปทำเป็นผลิตภัณฑ์ของแข็ง เช่นโดยวิธีผนึกให้เป็นแก้ว ( Vitrification ) ต่อไป

 

                                กากของเหลวระดับรังสีต่ำและปานกลาง(10-6 – 1 Ci/m3)

                                ตามปกติกากของเหลวกัมมันตรังสีมักจะอยู่ในรูปสารละลายของน้ำ เพราะน้ำเป็นองค์ประกอบสำคัญในการปฏิบัติงานทุกประเภท เช่นใช้น้ำทำความสะอาดอุปกรณ์ ใช้ทำละลายสารเคมีต่างๆ ในห้องปฏิบัติการ การดำเนินการขจัดกากของเหลวกัมมันตรังสีนั้น จะเริ่มด้วยการรวบรวมกากของเหลวไว้จนกระทั่งมีปริมาณมากพอ ซึ่งจะได้ประโยชน์สองประการคือ เป็นการทอดระยะเวลาให้สารกัมมันตรังสีที่มีอายุสั้นๆ สลายตัวหมดไป(ตามหลักการข้อที่3) และเป็นการประหยัดค่าใช้จ่าย เพราะสามารถดำเนินการต่อกากฯ จำนวนพอเหมาะ ในการเดินเครื่องครั้งหนึ่งๆ วิธีการดำเนินการขจัดกากของเหลวมีหลายวิธี เช่น

 

การตกตะกอนเคมี เป็นวิธีที่ใช้สารเคมีผสมลงในของเหลวฯ ทำให้สารกัมมันตรังสีเกิดการตกตะกอนร่วมกับสารเคมีนั้น (หลักการข้อที่1) และสารละลายในส่วนที่เหลือหลังจากเกิดการตกตะกอน จะถูกระบายทิ้งต่อไป (หลักการข้อที่2)

 

ผลจากวิธีทางเคมี คือการเกิดสารประกอบที่ไม่ละลายน้ำซึ่งมักเป็นเกลือ hydroxide carbonate หรือ phosphate ขึ้นกับ วิธีการ และสารเคมีที่ใช้งาน

 

การต้มระเหย (Evaporation) เป็นวิธีที่ใช้ความร้อนในการต้มระเหยน้ำทิ้งกัมมันตรังสี โดยเฉพาะอย่างยิ่งพวกที่มีระดับรังสีปานกลาง กรรมวิธีนี้จะทำให้ค่า DF สูงมาก การต้มระเหยนี้ จะได้ผลเป็นกากกัมมันตรังสีที่เข้มข้นในรูปตะกอน หรือของเหลวข้นๆ (concentrated residue) ตามหลักการข้อที่ 1 และส่วนที่เป็นไอน้ำ (Distillate) จะถูกระบายออกไป ตามหลักการข้อที่ 2

 

การดูดจับด้วยสารแลกเปลี่ยนไอออน (Ion Exchange) เนื่องจากสารกัมมันตรังสีในกากของเหลวฯ จะอยู่ในรูปอนุมูลของธาตุด้วย ดังนั้นจึงสามารถใช้วิธีแลกเปลี่ยนไอออนในการขจัดกากของเหลวฯ ได้โดยให้กากของเหลวไหลผ่านคอลัมน์ของสารแลกเปลี่ยนไอออนซึ่งอาจเป็นสารสังเคราะห์ เช่น Ion Exchange resin หรือสารที่มีกำเนิดแต่ธรรมชาติ เช่น ถ่าน เกลือ ซีโอไลต์ เบนโตไนท์ และ ดินเคลย์ ต่างๆ สารกัมมันตรังสีจะถูกดุดจับไว้ในสารแลกเปลี่ยนไอออน (หลักข้อที่ 1) และสารละลายที่ผ่านออกไปสามารถละลายทิ้งได้ (หลักข้อที่ 2)

 

สำหรับการปฏิบัติงานขจัดกากของเหลวกัมมันตรังสีของสำนักงาน พปส. นั้นกระทำโดยใช้วิธีตกตะกอนเคมี          

 

                การขจัดกากของแข็งกัมมันตรังสี

                                กากกัมมันตรังสีระดับรังสีสูง กากของแข็งชุดนี้ได้จาก โรงงานคืนสภาพเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ (nuclear fuel reprocessing plant) ลักษณะของกากคือ อ๊อกไซด์ของธาตุต่างๆ การบำบัดกากฯ จะกระทำโดยแปรสภาพของกากให้เป็นวัสดุที่คงทนต่อปฏิกิริยาเคมี อาทิเช่น แก้ว หรือ เซรามิค กากของแข็งที่แปรสภาพแล้ว เรียกว่า ผลิตภัณฑ์กากฯ (Waste product) จะถูกบรรจุลงในภาชนะที่เหมาะสม และเก็บไว้รอการทิ้งกากโดยถาวรต่อไป

 

                                กากกัมมันตรังสีระดับรังสีต่ำและปานกลาง กากของแข็งในกลุ่มนี้ ประกอบด้วย

กากตะกอนเข้มข้น( Residue) จากการต้มระเหยกากของเหลว จากขบวนการตกตะกอนเคมีของกากของเหลว และ หรือ จากสารแลกเปลี่ยนไอออน ที่ใช้แล้ว เป็นต้น กากตะกอนเหล่านี้มักจะมีความชื้นปะปนอยู่ด้วยและยังไม่คงทนต่อสภาวะแวดล้อมดังนั้นจะต้องมีการแปรสภาพ เป็นผลิตภัณฑ์กากที่เหมาะสมเช่นกัน การแปรสภาพกากดังกล่าวนี้ อาจกระทำได้โดยวิธี Cementation หรือวิธี Bituminization

 

กากของแข็งจากการใช้งานทั่วไป กากของแข็งกัมมันตรังสีส่วนใหญ่ มาจากอุปกรณ์ที่ใช้ปฏิบัติงานทางรังสี เช่น ภาชนะต่างๆ เศษกระดาษ และ ซากสัตว์ทดลอง เป็นต้น วิธีการปฏิบัติต่อกากกลุ่มนี้ก็คือ ลดปริมาตรของกากฯ และเก็บรวบรวมไว้ การลดปริมาตรของกากฯ สามารถกระทำได้เช่น

 

การเผาทำลายกากฯที่เผาไหม้ได้ (Incineration)

การกด / อัดกากฯ ด้วยเครื่องมืออัดกำลัง (Compaction)

การบด / ตัดกากฯ ที่มีขนาดใหญ่ให้มีขนาดเล็กลง ( Fragmentation)

การหลอมละลายโลหะเปื้อนรังสี (Melting)

การทำละลายด้วยกรด (Acid reduction)

 

กากของแข็งที่ทำการลดปริมาตรลงแล้ว จะเก็บรวบรวมไว้และนำไปแปรสภาพให้เหมาะสม เพื่อนำไปเก็บหรือทิ้งลงสู่สิ่งแวดล้อมตามธรรมชาติ โดยไม่ก่อให้เกิดมลภาวะทางรังสีต่อสภาวะแวดล้อม

 

                กัมมันตรังสีชนิดที่เป็นไอหรือก๊าซการขจัดกาก

                                กากกัมมันตรังสีที่อยู่ในสถานะของก๊าซนั้นมีอยู่ 2 ลักษณะได้แก่ ก๊าซกัมมันตภาพรังสี (radioactive gas) เช่น I2, Kr, Ar, Rn และ Xe  เป็นต้น หรือ ไอสาร หรือ ฝุ่นละอองที่ปนเปื้อนด้วยสารกัมมันตรังสี ( Aerosols) การบำบัดกากฯ ชนิด Aerosols นั้นกระทำได้โดยวิธีกรองกากฯ ในอากาศด้วยระบบกรองพิเศษ ซึ่งมักจะประกอบด้วย Activated Charcoal เป็นตัวดูดจับสารกัมมันตรังสี และมีอุปกรณ์กรองมลสาร แขวนลอย ที่มีขนาด เล็กๆได้ดี HEPA filter จากการขจัดกากฯ โดยการกรองแล้ว เครื่องกรองจะถูกทิ้งเป็นกากของแข็งต่อไป

 

                                การบำบัดกากชนิดที่เป็นก๊าซกัมมันตรังสีนั้นจำเป็นต้องอาศัยกรรมวิธีเฉพาะ เช่น

                                เทคนิคการดูดจับ (Adsorption technique) ได้แก่การดูดจับก๊าซกัมมันตรังสีด้วยสารตัวกลางที่เหมาะสม เช่น Activated Carbon หรือ Porous matter ที่เคลือบหรือจุ่มให้โชกด้วยเกลือของเงิน (Silver Nitrate Impregnated) ในกรณีของ I2

 

                                การสกัดแยก (Extraction)เช่นการสกัดแยกด้วยวิธีกลั่นเย็น (Cryogenic distillation) ซึ่งกระทำได้โดยการลดอุณหภูมิของก๊าซให้เย็นจัดจนกลายเป็นของเหลว แล้วปล่อยให้อุณหภูมิสูงขึ้นทีละน้อย ก๊าซแต่ละชนิดที่มีจุดเดือดแตกต่างกันก็จะระเหยออกมา ณ ที่อุณหภูมิต่างกัน ตัวอย่างเช่น Ne มีจุดเดือด = -111.9oC เป็นต้น

 

                                การแพร่ (Diffusion) เป็นการสกัดแยกก๊าซอีกแบบหนึ่งโดยอาศัยหลักการที่ว่าก๊าซแต่ละชนิดมี อัตราการแพร่ (rate of diffusion) ในตัวกลางต่างๆไม่เท่ากัน ดังนั้นจึงสามารถแยกจากกันได้

                                หลังจากการกรองหรือสกัดแยกก๊าซ ด้วยวิธีต่างๆดังกล่าวแล้ว ชุดเครื่องกรอง ก็จะเป็นที่สะสมของสารกัมมันตรังสี และจะต้องนำไปบำบัดเป็นกากของแข็งต่อไป ส่วนก๊าซที่สกัดแยกเอาไว้ ก็บรรจุใส่ท่อ หรือถังก๊าซเพื่อนำไปทิ้งโดยถาวรต่อไป

 

                การแปรสภาพของแข็ง ให้เหมาะต่อการเก็บทิ้งโดยถาวร(Conditioning)

                                เพื่อทำให้สภาพของกากฯ คงทนต่อสภาพแวดล้อม ในเมื่อจะมีการเก็บทิ้งโดยถาวรจะต้องมีการแปรสภาพกากฯ เช่น การผนึกกากฯ ในเนื้อซีเมนต์ (cementation) โดยใช้ซีเมนต์เป็นตัวยึด/เชื่อมกากกัมมันตรังสี และป้องกันไม่ให้สารกัมมันตรังสีในกากฯ กระจายออกสู่สภาวะสิ่งแวดล้อม หรืออาจจะผนึกกากฯ ในสารบิทูเมน หรือ ยางมะตอย (bituminization) หรืออาจจะแปรสภาพของกากฯ ให้อยู่ในรูปของสารที่เสถียรมากๆ เช่น แก้วและเซรามิค (Vitrification) เป็นต้น การเลือกวิธีแปรสภาพนั้นขึ้นอยู่กับชนิดและองค์ประกอบของกากฯ นั้นๆ และเหตุผลทางเศรษฐกิจของการจักการกากนั้นๆ

 

 

                การเก็บรักษาและทิ้งกากโดยถาวร

 

                                กากฯที่แปรสภาพแล้ว สามารถนำไปทิ้งโดยถาวรได้ ซึ่งมีวิธีทิ้งหลายวิธี เช่น การเก็บฝังลงใต้ดินตื้นๆ การเก็บฝังในเหมืองแร่ร้างใต้ดินและการเก็บทิ้งลงในมหาสมุทร เป็นต้น

                                การทิ้งกากแบบฝังดิน สามารถกระทำได้ 2 วิธี

 

                                การทิ้งกากแบบฝังดิน(Shallow land burial) เป็นวิธีการที่ใช้กับ กากกัมมันตรังสีของแข็ง ที่มีความแรงรังสีต่ำ และมีครึ่งชีวิตของ สารกัมมันตรังสีสั้น (ไม่เกิน 30 ปี) ที่ฝังกากแบบนี้อาจเป็นหลุมดินหรือเป็นบ่อที่มีโครงสร้างแข็งแรง (engineered structure)

                                การทิ้งกากแบบฝังดินลึก (Deep underground disposal) เป็นการทิ้งกากที่เหมาะสมสำหรับกากกัมมันตรังสีที่มีครึ่งชีวิตยาว และมีระดับความแรงรังสีสูง และต้องการแยกกากจากมนุษย์และสิ่งแวดล้อมที่เกี่ยวข้องกับประชาชนให้มากที่สุด

                                การทิ้งกากแบบทิ้งทะเล

                                การทิ้งกากแบบนี้อาจกระทำได้โดยการทิ้งผลิตภัณฑ์กากที่ผนึกสนิทแล้วลงสู่ท้องทะเลโดยตรง หรือโดยวิธีฝังกากใต้ดินใต้ท้องทะเลลึกแต่จะต้องปฏิบัติตามกฏเกณฑ์ข้อตกลงนานาชาติว่าด้วย การทิ้งกากสารอันตรายลงสู่ท้องทะเล(The London Dumping Convention) ปัจจุบันนี้ประเทศต่างๆทั่วโลกพยายามละเว้นการทิ้งกากวิธีนี้

 

                                การทิ้ง/ทำลายกากโดยถาวรวิธีอื่นๆ

                                ยังมีวิธีทำลายกากอีกหลายวิธีที่มีการพิจารณาว่าอาจจะนำมาใช้ปฏิบัติได้ ตัวอย่างเช่นการฝังกากลงในน้ำแข็ง (disposal into ice sheet) การทำลายกากโดยวิธีนิวเคลียร์(Nuclear transmutation) และการทิ้งกากออกไปสู่อวกาศ(disposal into space) เป็นต้น อย่างไรก็ตามเทคนิคการทิ้งกากด้วยวีดังกล่าวยังมิได้นำมาใช้ปฏิบัติในปัจจุบัน

 

http://www.rmutphysics.com