Frequently Asked Questions about Beam Utilization research
คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับงานวิจัยด้านการใช้ประโยชน์จากลำอนุภาค
Cyclotron
เครื่องไซโคลตรอนคืออะไร
ไซโคลตรอนเป็นเครื่องเร่งอนุภาคประเภทหนึ่งที่เร่งอนุภาคที่มีประจุ เช่น โปรตอน ดิวเทอรอน ให้มีพลังงานสูงโดยใช้อาศัยการทำงานระหว่างสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก มักใช้ในการวิจัยฟิสิกส์นิวเคลียร์ การผลิตไอโซโทปรังสีที่ใช้ในการวินิจฉัย รักษาโรคมะเร็ง เป็นต้น
เครื่องไซโคลตรอนทำงานอย่างไร
ไซโคลตรอน ประกอบด้วยขั้วไฟฟ้า (Electrode) สองตัว ภายในกลวงมีลักษณะคล้ายตัว ‘D’ เรียกว่าดี (Dee) ที่วางอยู่ในสนามแม่เหล็กแรงสูง สนามไฟฟ้าจากไฟฟ้ากระแสสลับระหว่างดีจะเร่งอนุภาคที่มีประจุให้เคลื่อนที่ทำให้อนุภาคมีพลังงานเพิ่มขึ้นในแต่ละรอบ และเคลื่อนวนทิศทางคล้ายก้นหอย (spiral) ตามแนวแรงของสนามแม่เหล็ก จนกระทั่งถึงระดับพลังงานที่ต้องการจึงนำอนุภาคนั้นไปใช้ประโยชน์ต่อไป ทั้งนี้เครื่องไซโคลตรอนในปัจจุบันการออกแบบขั้วไฟฟ้าซับซ้อนขึ้นทำให้สามารถเร่งอนุภาคได้หลายครั้งต่อหนึ่งรอบของการเคลื่อนที่
สถานที่ใดที่มักมีเครื่องไซโคลตรอน
ไซโคลตรอนใช้ในสถาบันวิจัย โรงพยาบาล แต่โดยทั่วไปแล้วโดยมักตั้งอยู่ใกล้โรงพยาบาลหรือศูนย์การแพทย์ เพื่อเป็นแหล่งผลิตไอโซโทปทางการแพทย์สำหรับการรักษา วินิจฉัย และเวชศาสตร์นิวเคลียร์สำหรับโรคมะเร็ง
ประเทศไทยมีเครื่องไซโคลตรอนไหม
ประเทศไทยมีเครื่องเร่งอนุภาคไซโคลตรอนอยู่ในหลายจังหวัด โดยส่วนใหญ่ใช้ประโยชน์ในทางการแพทย์ เช่น โรงพยาบาลจุฬาลงกรณ์, โรงพยาบาลศิริราช, โรงพยาบาลจุฬาภรณ์, ศูนย์ความเป็นเลิศทางการแพทย์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่, โรงพยาบาลสงขลานครินทร์, โรงพยาบาลวัฒโนสถ และสถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (สทน.) เป็นต้น
เครื่องไซโคลตรอนของ สทน. ใช้ทำอะไร
เครื่องไซโคลตรอนของ สทน. สามารถเร่งอนุภาคโปรตอนพลังงานสูงสุดที่ 30 MeV สามารถใช้ผลิตไอโซโทปรังสีที่ใช้ประโยชน์ทางการแพทย์ เช่น Cu-64, Ga-67, Zr-89 และ Tl-201 เพื่อผลิตสารเภสัชรังสี สำหรับตรวจวินิจฉัยด้วยเครื่อง PET และ SPECT เป็นการเพิ่มโอกาสในการวินิจฉัยและรักษาผู้ป่วย ตลอดจนการใช้ประโยชน์จากลำอนุภาคโปรตอน และดิวเทอรอน ในด้านงานวิจัยต่างๆ
เครื่องไซโคลตรอนของ สทน. ใช้ทำวิจัยด้านใด
คณะนักวิจัยได้วางแผนและออกแบบใช้เครื่องไซโคลตรอนสำหรับศึกษาวิจัยทางด้านการวิเคราะห์ด้วยลำอนุภาค (Ion beam analysis) ได้แก่ Particle-Induced X-ray Emission (PIXE) และ Particle-Induced Gamma-ray Emission (PIGE) สำหรับระบุและหาปริมาณองค์ประกอบของธาตุที่มีอยู่ในตัวอย่างได้ รวมทั้งสามารถรองรับตัวอย่างได้ทั้งในระบบสุญญากาศและความดันบรรยากาศปกติ
Ion beam analysis (IBA) คืออะไร
เป็นเทคนิคที่ใช้อนุภาค ซึ่งโดยทั่วไปคือโปรตอน แอลฟา หรือไอออนของธาตุ เพื่อตรวจสอบ ระบุลักษณะองค์ประกอบ โครงสร้าง และคุณสมบัติของวัสดุ มักใช้ในศึกษาวิจัยทางด้านวัสดุศาสตร์และฟิสิกส์นิวเคลียร์ ตัวอย่างเทคนิคอื่นนอกจาก PIXE, PIGE ได้แก่ Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS), Elastic Recoil Detection Analysis (ERDA), Nuclear Reaction Analysis (NRA) เป็นต้น
Reactor
เครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัยคืออะไร
เครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัย หรือบางคนอาจคุ้นเคยกับคำว่า เตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ หรือเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ นั้นเป็นเครื่องผลิตนิวตรอนที่อาศัยปฏิกิริยาฟิชชัน โดยมีการออกแบบและใช้เพื่อการศึกษา วิจัยและการฝึกอบรมเป็นหลัก ไม่ใช่เพื่อการผลิตไฟฟ้า
ปัจจุบันเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัยบนโลก มีมากน้อยแค่ไหน
ข้อมูล ณ วันที่ 31 ม.ค. 2567 มีจำนวนเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัยที่อยู่ในสถานะเดินเครื่องปกติ จำนวน 225 เครื่อง ใน 54 ประเทศ โดยประเทศไทยภายใต้การดำเนินงานของสถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ ยังคงเดินเครื่องฯตามปกติจนถึงปัจจุบัน สามารถสืบค้นเพิ่มเติมได้ที่ https://nucleus.iaea.org/rrdb
ปัจจุบันประเทศไทยใช้เครื่องปฏิกรณ์ฯ ในด้านใดบ้าง
เครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัยของไทยยังคงมีการใช้งานมาจนถึงปัจจุบัน ในด้านการวิเคราะห์องค์ประกอบของธาตุในตัวอย่างต่าง ๆ การถ่ายภาพวัตถุด้วยรังสีนิวตรอน การเปลี่ยนสีอัญมณีเพื่อเพิ่มมูลค่า การผลิตไอโซโทปเพื่อใช้ทางการแพทย์ เช่น Sm-153 การเรียนการสอนด้านฟิสิกส์และวิศวกรรมเครื่องปฏิกรณ์ เป็นต้น
อนาคตของเครื่องปฏิกรณ์ฯจะเป็นอย่างไร
ยังคงมีผ่านโครงการริเริ่มการวิจัยและพัฒนาขั้นสูงอย่างต่อเนื่องในประเทศชั้นนำ ในด้านการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ฯยุคใหม่ ที่เน้นเพิ่มศักยภาพในด้านเทคโนโลยีความปลอดภัย มีขนาด กำลัง (power) ตามวัตถุประสงค์ของการใช้ประโยชน์ จัดเป็นอีกเทคโนโลยีที่มีบทบาทสำคัญในการจัดการปัญหาโลกร้อน วิกฤติพลังงานขาดแคลน
จากฐานข้อมูลของ IAEA พบว่าประเทศไทยกำลังจะมีเครื่องปฏิกรณ์ฯ เครื่องที่ 2 จริงหรือ
ใช่แล้ว ประเทศไทยมีแผนการจัดตั้งเครื่องปฏิกรณ์ขนาด 45 กิโลวัตต์ ภายใต้ศูนย์ปฏิบัติการวิจัยรังสีรักษาจากโบรอนจับยึดนิวตรอน มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี เพื่อเป็นแหล่งสำหรับการศึกษา ค้นคว้า วิจัย และให้บริการด้านรังสี ด้วยเครื่องกำเนิดนิวตรอนขนาดเล็ก (Miniature Neutron Source Reactor; MNSR) มีชื่อว่า Suranaree University of Technology Research Reactor (SUT-RR)
การถ่ายภาพด้วยรังสีนิวตรอนคืออะไร
เป็นเทคนิคการตรวจสอบวัตถุโดยไม่ทำลายด้วยภาพถ่ายทางรังสี ซึ่งอาศัยนิวตรอนจากเครื่องปฏิกรณ์ฯ เคลื่อนที่ผ่านวัสดุ และสร้างภาพเพื่อแสดงโครงสร้างภายในและองค์ประกอบ โดยสามารถให้ข้อมูลเกี่ยวกับการกระจายตัวขององค์ประกอบต่าง ๆ ความหนาแน่น ที่ไม่สามารถแยกแยะได้ง่ายด้วยเทคนิคการถ่ายภาพอื่น ๆ
การถ่ายภาพด้วยรังสีนิวตรอนทำงานอย่างไร
การถ่ายภาพนิวตรอนอาศัยหลักการของการลดทอนของนิวตรอน โดยที่นิวตรอนที่เคลื่อนที่ผ่านวัสดุจะทำอันตรกิริยากับนิวเคลียสของอะตอม ทำให้นิวตรอนเกิดทั้งการกระเจิงและการดูดกลืน จากนั้นจะมีระบบตรวจวัดความเข้มของนิวตรอนหลังการเคลื่อนที่ผ่านวัสดุ สามารถสร้างภาพและเผยให้เห็นลักษณะภายในของตัวอย่างได้
วัสดุประเภทใดบ้างที่สามารถศึกษาได้โดยใช้การถ่ายภาพนิวตรอน
การถ่ายภาพนิวตรอนสามารถนำไปใช้กับวัสดุได้หลากหลาย เช่น โลหะ เซรามิก โพลีเมอร์ วัสดุ composite ตัวอย่างทางธรณีวิทยา ชีววิทยา โบราณวัตถุ เป็นต้น และมีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการศึกษาวัสดุที่มีธาตุเลขอะตอมต่ำ เช่น น้ำ คาร์บอน และสารประกอบอินทรีย์
การถ่ายภาพนิวตรอนแตกต่างจากการถ่ายภาพรังสีเอกซ์อย่างไร
การถ่ายภาพนิวตรอนและการถ่ายภาพรังสีเอกซ์เป็นเทคนิคการถ่ายภาพแบบไม่ทำลาย แต่อาศัยประเภทของรังสีที่ต่างกัน มักใช้ควบคู่กันในการวิเคราะห์วัสดุ การถ่ายภาพด้วยนิวตรอนมีความไวธาตุที่มีเลขอะตอมต่ำจึงให้ความเปรียบต่างที่ดีกว่ารังสีเอกซ์ ในขณะที่รังสีเอกซ์จะมีความไวต่อธาตุที่มีเลขอะตอมสูงจึงให้ความเปรียบต่างที่ดีกว่านิวตรอน
หากต้องการส่งตัวอย่างเข้ามาทดสอบต้องดำเนินการอย่างไร
ปัจจุบัน สทน. สามารถแสดงถ่ายภาพด้วยนิวตรอนได้ทั้งรูปแบบ 2 มิติ 3 มิติ และวิดีโอเคลื่อนไหว หากสนใจหรือสอบถามรายละเอียดเพิ่มเติม สามารถติดต่อ ดร. ศรินรัตน์ วงษ์ลี โทรศัพท์ 024019889 ต่อ 5926 ได้โดยตรง