รู้ทันนักวิจัย (๕) พื้นที่ผิว BET กับขนาดรูพรุน MO Memoir : Friday 30 June 2560

การวัดพื้นที่ผิวของแข็งที่มีรูพรุนด้วยการใช้การดูดซับแก๊สไนโตรเจนไม่เพียงแต่จะให้ข้อมูลเกี่ยวกับขนาดพื้นที่ผิวของของแข็งมีรูพรุนแล้ว ข้อมูลความสัมพันธ์ระหว่างความดันที่ใช้และปริมาณแก๊สที่พื้นผิวดูดซับเอาไว้ได้ ยังช่วยบ่งบอกให้ทราบขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของรูพรุนด้วย และรูปร่าง hysteresis loop ของเส้นการดูดซับ-คายซับยังช่วงบ่งบอกถึงรูปร่างของรูพรุนและการกระจายตัวของขนาดรูพรุน
 

ตารางในรูปที่ ๑ เป็นข้อมูลพื้นที่ผิวและขนาดเฉลี่ยรูพรุนของตัวอย่าง ๗ ชนิดด้วยกัน ส่วนรูปที่ ๒ และ ๓ เป็นเส้นไอโซเทอมการดูดซับ-คายซับแก๊สไนโตรเจนของของแข็งแต่ละตัว ลองพิจารณาข้อมูลดังกล่าวดูเอาเองก่อนนะครับ
  

รูปที่ ๑ ตารางแสดงค่าพื้นที่ผิว BET (S_BET) ปริมาตรรูพรุน (V_t) และขนาด "เฉลี่ย" ของรูพรุน

รูปที่ ๒ กราฟไอโซเทอมการดูดซับ-คายซับของตัวอย่าง G

รูปที่ ๓ กราฟไอโซเทอมการดูดซับ-คายซับของตัวอย่าง A-F

สมมุติว่าเราให้รูพรุนมีรูปร่างเป็นทรงกระบอก พื้นที่ผิวของรูพรุนก็คือพื้นที่ผนังทรงกระบอกนั่นเอง พื้นที่ผนังทรงกระบอกจะแปรผันตามขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของทรงกระบอก แต่ปริมาตรทรงกระบอกจะแปรผันตามขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางยกกำลัง ๒ กล่าวคือสำหรับทรงกระบอกยาวเท่ากัน ทรงกระบอกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง ๓ หน่วยจะมีพื้นที่ผิวเป็น ๓ เท่าและปริมาตรเป็น ๙ เท่าของทรงกระบอกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง ๑ หน่วย หรือทรงกระบอกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง ๑ หน่วยจำนวน ๙ ชิ้นจะมีปริมาตรเท่ากับทรงกระบอกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง ๓ หน่วย ๑ ชิ้น แต่จะมีพื้นที่ผิวมากกว่า ๓ เท่า
 

ดังนั้นวัสดุของแข็งที่มีรูพรุน จะมีพื้นที่ผิวรูพรุนได้มากก็ต่อเมื่อรูพรุนมีขนาดเล็ก ยิ่งพื้นที่ผิวมีมากขึ้น จำนวนรูพรุนขนาดเล็กก็จะมากตามไปด้วย
 

ทีนี้ลองกลับไปพิจารณาข้อมูลในรูปที่ ๑ ดูใหม่นะครับ ตรงความสัมพันธ์ระหว่างพื้นที่กับขนาดเฉลี่ยรูพรุน เช่นตรงตัวอย่าง G กับ F ที่มีพื้นที่ผิวในระดับเดียวกัน แต่ขนาด "เฉลี่ย" รูพรุนแตกต่างกันสองเท่า และในกรณีของตัวอย่าง A C B และ D ที่มีขนาดรูพรุนเฉลี่ยเล็กกว่าของตัวอย่าง G กับ F แต่มีพื้นที่ผิวต่ำกว่ามาก
 

ขนาดรูพรุนที่เกี่ยวข้องกับของแข็งที่ใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาวิวิธพันธ์หรือสารดูดซับนั้นมีอยู่ด้วยกันสองส่วน ส่วนแรกคือรูพรุนขนาดเล็กหรือ micro pore ที่เป็นรูพรุนที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 2 nm ลงไป ส่วนที่สองคือรูพรุนขนาดกลางหรือ meso pore ที่เป็นรูพรุนที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 2 nm ขึ้นมาถึงประมาณ 100 nm สำหรับของแข็งที่มีพื้นที่ผิวไม่มาก (คร่าว ๆ ก็ไม่เกิน 200 m²/g พื้นที่ผิวส่วนใหญ่จะเป็นของ meso pore แต่ในกรณีของของแข็งที่มีพื้นที่ผิวสูง (คร่าว ๆ ก็ 300 m²/g ขึ้นไป) พื้นที่ผิวส่วนใหญ่จะเป็นของ micro pore ยิ่งพวกที่มีพื้นที่ผิวเข้าไปหาหลัก 1000 m²/g อาจเรียกได้ว่ากว่าร้อยละ 80 หรือ 90 ของพื้นที่ผิวที่เห็นนั้นจะเป็นของ meso pore หรือพวกที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่า 2 nm จากข้อเท็จจริงตรงนี้ทำให้เห็นความขัดแย้งของข้อมูลในรูปที่ ๑ ตรงขนาดพื้นที่ผิวที่วัดได้กับขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ย เช่นในกรณีของตัวอย่าง G ที่มีพื้นที่ผิวระดับ 800 m²/g แต่กลับเห็นรูพรุนมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยใหญ่กว่า 4 nm คำถามก็คือมันมีความผิดพลาดในการวิเคราะห์ตรงไหนจึงทำให้ได้ผลออกมาอย่างนั้น
 

ความผิดพลาดในการรายงานผลก็คือ เขาไม่ได้ทำการวัด "ขนาด" ของ micro pore (เห็นได้จากการที่ไม่มีจุดข้อมูลช่วงค่า P/P₀ ไต่จากศูนย์ขึ้นมาดังเช่นในรูปที่ ๔-๖) ตัวเลขพื้นที่ผิวที่เห็นนั้นเป็นพื้นที่ผิวรวมทั้งของ micro pore และ meso pore แต่ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง "เฉลี่ย" ที่เขานำมาแสดงนั้นมันเป็นในส่วนของ meso pore
 

การวัดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของ micro pore เป็นงานละเอียดและใช้เวลามาก เพราะต้องค่อย ๆ เพิ่มความดันแก๊สช้า ๆ ในช่วงค่า Relative pressure (P/P₀) ใกล้ศูนย์ ลองดูกราฟในรูปที่ ๔-๖ ดูก็ได้ครับ ช่วงดังกล่าว (ในกรอบสีแดง) เปลี่ยนความดันเพียงแค่นิดเดียว ปริมาตรแก๊สไนโตรเจนที่ตัวอย่างดูดซับเอาไว้ได้จะกระโดดเพิ่มขึ้นมากกระทันหัน ยิ่งกราฟช่วงนี้สูงมากเท่าใดก็แสดงว่ามี micro pore เป็นจำนวนมาก และพื้นที่ผิวของ miro pore ก็จะมากตามไปด้วย

รูปที่ ๔ กราฟไอโซเทอมการดูดซับ-คายซับของตัวเร่งปฏิกิริยา TS-PQ^TM
 

รูปที่ ๕ กราฟไอโซเทอมการดูดซับ-คายซับของตัวเร่งปฏิกิริยา TS-1

รูปที่ ๖ กราฟไอโซเทอมการดูดซับ-คายซับของตัวเร่งปฏิกิริยา TS-MCM-41 สังเกตดูนิดนึงนะครับว่าปริมาตรแก๊สที่ตัวอย่างนี้ดูดซับได้ทั้งหมดคือประมาณ 350 ml/g ซึ่งพอ ๆ กับของ TS-PQ^TM ในรูปที่ ๔ แต่พื้นที่ผิวของ TS-MCM-41 มากกว่าของ TS-PQ^TM อยู่สองเท่า (ตารางในรูปที่ ๗)
  

รูปที่ ๗ ข้างล่างเป็นผลการคำนวณพื้นที่ผิวทั้งหมดและส่วนของ meso pore (ขนาดระหว่าง 2 ถึง 100 nm หรือ 20 ถึง 1000 Å) จะเห็นนะครับว่าพื้นที่ผิว BET ส่วนใหญ่ที่วัดได้จะเป็นพื้นที่ผิวของ micro pore (ผลต่างระหว่างตัวเลขในช่องที่ 2 กับช่องที่ 4) เช่นในกรณีของตัวเร่งปฏิกิริยา TS-1 ที่มีพื้นที่ผิว BET 339 m²/g แต่เป็นของ meso pore เพียงแค่ 63.67 m²/g หรือไม่ถึง 20% แต่ถ้าดูปริมาตรของ meso pore จะพบว่าปริมาตรของ meso pore (ตัวเลขในช่องสุดท้าย) มีค่าเกือบสามเท่าของปริมาตร micro pore และในกรณีของตัวเร่งปฏิกิริยา Ti-MCM-41 ที่มีพื้นที่ผิว BET 965 m²/g แต่เป็นของ meso pore เพียงแค่ 87.22 m²/g หรือเพียงแค่ 9% เท่านั้นเอง

รูปที่ ๗ ผลการวิเคราะห์ตัวอย่างในรูปที่ ๔-๖

ถ้าเช่นนั้นทุกครั้งที่เราวัดพื้นที่ผิว BET เราก็ควรให้เขาวัดขนาด micro pore ให้ด้วยดีไหมครับ คำตอบก็คือถ้าคุณมีตังค์จ่าย มีคนยอมวิเคราะห์ให้คุณ และคุณมีเวลานานมากพอ คุณก็สามารถทำได้ครับ อย่างที่ผมเกริ่นมาข้างต้นว่าการวัดขนาด micro pore ด้วยนั้นมันกินเวลานานกว่าการไม่ต้องการทราบขนาดอยู่มากครับ ตัวอย่างเช่นถ้าคุณต้องการทราบเพียงแค่พื้นที่ผิว (และขนาดเฉลี่ยของ meso pore) โดยไม่สนในขนาดของ micro pore คุณก็สามารถทำการวัดโดยการเติมแก๊สไนโตรเจนให้เต็ม micro pore อย่างรวดเร็ว แล้วค่อย ๆ เติมแก๊สไนโตรเจนให้เติมเต็ม meso pore จากประสบการณ์พบว่าสำหรับตัวอย่างที่มีพื้นที่ผิวอยู่หลักหลายร้อยหรือไปแตะหลักพัน m²/g ก็ใช้เวลาวิเคราะห์ไม่กี่ชั่วโมง แต่ถ้าคุณต้องการทราบขนาด micro pore ด้วย วิเคราะห์แต่ละตัวอย่างจะใช้เวลาถึงระดับ ๒๔ ชั่วโมงกว่าจะเสร็จก็ไม่ใช่เรื่องแปลก (เอาเฉพาะตอนให้ดูดซับแก๊สนะครับ ยังไม่ต้องรวมเวลาที่ต้องใช้ในการทำสุญญากาศ)

ด้วยเหตุนี้ถ้าคุณส่งตัวอย่างให้คนอื่นทำการวิเคราะห์ให้ และคุณไม่คุยกับเขาให้เข้าใจตรงกัน มันก็ไม่แปลกนะครับถ้าเขาจะไม่วัดขนาด micro pore ให้กับคุณ เพราะมันเสียเวลาการทำงานของเขาและมีค่าใช้จ่ายต่อตัวอย่างที่สูงกว่าด้วย เพราะแทนที่ในหนึ่งวันเขาจะวิเคราะห์ได้ ๒ หรือ ๓ ตัวอย่าง (คือตัวอย่างสุดท้ายตั้งเครื่องให้มันทำงานอัตโนมัติข้ามคืนได้ แล้วค่อยมาเอาผลตอนเช้า) จะกลายเป็นว่าทำได้เพียงแค่ตัวอย่างเดียว ยิ่งเป็นเครื่องที่ใช้ร่วมกันในหน่วยงานและมีการต่อคิวใช้กันเยอะ ๆ ด้วย มันจะมีแรงกดดันจากคนที่รอต่อคิววิเคราะห์อยู่ด้วยได้เหมือนกัน
 

รูปที่ ๘ ข้างล่างเป็นการเอาข้อมูลการดูดซับในส่วนของ micro pore มาวิเคราะห์การกระจายขนาดของ micro pore ด้วยการเขียนกราฟแบบ Horvath-Kawazoe รายละเอียดตรงนี้เป็นอย่างไรขอไม่กล่าวถึงนะครับ เพราะผมเองก็ไม่ได้เข้าใจทฤษฎีเรื่องเหล่านี้ดีเท่าใดนัก

รูปที่ ๘ กราฟ Horvath-Kawazoe differential pore volume plot ของรูพรุนที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่า 2 nm

ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ดีไม่จำเป็นต้องมีพื้นที่ผิวสูงนะครับ มันยังขึ้นกับเฟสของการเกิดปฏิกิริยาและขนาดโมเลกุลของสารตั้งต้น ถ้าสารตั้งต้นของคุณมีโมเลกุลใหญ่ เช่น triglyceride ของกรดไขมันจากน้ำมันปาล์มที่มีจำนวนอะตอม C อยู่ที่ระดับ ๑๖ อะตอมหรือมากกว่า (ของน้ำมันถั่วเหลือจะอยู่ที่ระดับ ๒๐ อะตอมหรือมากกว่า) แถมยังมีโมเลกุลกรดไขมันนี้ ๓ โมเลกุลแผ่กระจายเป็น ๓ แขนออกไป ลองคิดดูง่าย ๆ นะครับว่าความยาวเฉลี่ยพันธะ C-C อยู่ที่ประมาณ 0.15 nm ดังนั้นกรดไขมันที่มีจำนวนอะตอม C ราว ๒๐ อะตอมก็น่าจะมีความยาวโซ่ไม่น้อยกว่า 2 nm (คือในความเป็นจริงอะตอม C มันไม่ได้เรียงกันเป็นเส้นตรง แต่มันสลับไปมาในสามมิติแบบฟันปลา เนื่องจากมันสร้างพันธะเป็นทรงเหลี่ยมสี่หน้า) มันจึงยากที่โมเลกุลขนาดนี้จะแพร่เข้าไปทำปฏิกิริยาใน micro pore
  

การทำปฏิกิริยาในเฟสแก๊สจะไม่มีปัญหาเรื่องความชอบของพื้นผิวต่อความเป็นขั้วของโมเลกุลสารตั้งต้น แต่การทำปฏิกิริยาในเฟสของเหลวจะมีปัญหาเรื่องนี้ได้ ในกรณีที่ปฏิกิริยาที่ศึกษานั้นมีสารตั้งต้นสองชนิด โดยตัวหนึ่งโมเลกุลมีความเป็นขั้วสูง และอีกตัวหนึ่งโมเลกุลไม่มีความเป็นขั้ว (เช่นปฏิกิริยา transesterification ระหว่างแอลกฮอล์โมเลกุลเล็กเช่นเมทานอลที่เป็นโมเลกุลมีขั้วสูงกับน้ำมันพืชที่เป็นโมเลกุลไม่มีขั้ว) ถ้าพื้นผิวชอบโมเลกุลมีขั้วมากเป็นพิเศษ มันก็จะดูดซับเอาโมเลกุลมีขั้วไว้บนพื้นผิวมากจนกระทั่งโมเลกุลไม่มีขั้วเข้าไปเกาะบนพื้นผิวไม่ได้ ปฏิกิริยาก็จะไม่เกิด และในทางกลับกันถ้าพื้นผิวชอบโมเลกุลไม่มีขั้วมากเป็นพิเศษ พื้นผิวก็จะดูดซับเอาโมเลกุลไม่มีขั้วไว้บนพื้นผิวจนเต็มไปหมดจนโมเลกุลมีขั้วแทรกเข้าไม่ถึง ปฏิกิริยาก็จะไม่เกิดเช่นกัน ปฏิกิริยา hydroxylation ระหว่างเบนซีนกับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เพื่อสังเคราะห์ฟีนอลก็มีปัญหานี้เช่นกัน

Phospharic acid กับ Anhydrous phosphoric acid และ Potassium dioxide MO Memoir : Thusday 29 June 2560

เช้านี้ระหว่างการสอบวิทยานิพนธ์ มีอยู่สไลด์หนึ่งที่ผู้นำเสนอนำมาแสดง คือรูปข้างล่าง ลองดูเล่นเองก่อนนะครับ

ที่ผมติดใจเขาคือสารเคมีตัวบนสุดคือกรดฟอสฟอริก (Phosphoric acid) กับรูปที่เขานำมาแสดง กรดฟอสฟอริกที่เราเห็นกันทั่วไปในห้องปฏิบัติการนั้นมักจะเป็นสารละลายเข้มข้นในน้ำ คือเป็นของเหลว แต่รูปที่เขานำมาแสดงนั้นเป็นผงของแข็ง ผมก็เลยถามเขาว่า ตกลงว่าต้องการจะสื่อถึงสารอะไร เพราะถ้าเป็น anhydrous phophoric acid มันเป็นของแข็งสีขาว มันไม่ใช่ของเหลว เป็นสารคนละตัวกัน
 

สารอีกตัวหนึ่งที่โผล่ขึ้นมาระหว่างการนำเสนอคือ Potassium dioxide ซึ่งถ้าเรียกตามนี้ก็ต้องเขียนสูตรเคมีว่า KO₂ พอเขียนสูตรอย่างนี้หลายคนคงงงว่าเขาเรียกผิดหรือเปล่า ที่ถูกควรเป็น Potassium oxide หรือ K₂O มากกว่าใช่ไหม แต่ในความเป็นจริงคือมันมีสาร Potassium dioxide หรืออีกชื่อคือ Potassium superoxide หรือ KO₂ อยู่จริง คือมันเป็นไอออนระหว่าง K^- กับ O₂^- (คืออะตอมออกซิเจนสองอะตอมยังสร้างพันธะกันอยู่ ไม่ใช่ O^2- ที่มันแยกตัวออกมาเป็นอะตอมเดี่ยว)
 

ดังนั้นการเรียกชื่อสารเคมีที่คล้ายกันจึงควรต้องระวังให้ดี เพราะถ้าเรียกผิดไปเป็นสารที่มันไม่มีอยู่จริงก็ว่าไปอย่าง แต่ถ้าเรียกผิดไปเป็นสารอีกตัวหนึ่งที่มีอยู่จริงมันจะวุ่นขึ้นได้ถ้าหากมีคนนำข้อมูลนั้นไปใช้ต่อ และในทางกลับกันถ้ามีการพบชื่อสารที่เราไม่คุ้นเคย ก็อย่าเพิ่งรีบด่วนสรุปว่ามันไม่มีจริง (เว้นแต่เรามั่นใจแน่ ๆ จากประสบการณ์) แล้วไปทำการแก้ไขข้อมูลให้มันเปลี่ยนไปเป็นสารอื่น

ถังบรรจุโทลูอีนระเบิดจากไฟฟ้าสถิต MO Memoir : Wednesday 28 June 2560

ปัจจุบัน ตัวเต้ารับ (หรือปลั๊กตัวเมีย) สำหรับอาคารที่สร้างใหม่ในบ้านเราก็จะเป็นแบบมี ๓ รูคือไว้รองรับปลั๊กตัวผู้ที่มี ๓ ขาที่มีสายดิน แต่นั่นไม่ได้หมายความว่าเต้ารับที่มี ๒ รูจะเป็นชนิดไม่มีสายดินนะ ปลั๊กตัวผู้และเต้ารับแบบเยอรมันมันจะมีเพียงแค่ ๒ ขา แต่มันมีสายดินที่มาในรูปแบบของขั้วสัมผัสอยู่ที่ตัวปลั๊กตัวผู้และเต้ารับ (ถ้านึกภาพไม่ออกก็สามารถย้อนไปดูได้ใน Memoir ปีที่ ๘ ฉบับที่ ๑๑๑๔ วันจันทร์ที่ ๑๙ มกราคม ๒๕๕๙ เรื่อง "ปลั๊กและเต้ารับแบบเยอรมัน (การทำวิทยานิพนธ์ภาคปฏิบัติ ตอนที่ ๗๘)")
 

แต่ถ้าเห็นเต้ารับชนิด ๓ รูก็ไม่ได้หมายความว่ารูของสายดินนั้นมันมีการต่อสายดินเอาไว้ เพราะมันมีเหมือนกัน (โดยเฉพาะกับอาคารเก่าบางที่ ที่ทำการเปลี่ยนเฉพาะเต้ารับ แต่ไม่ได้เดินสายดินเพิ่ม) ที่เขาทำแค่เปลี่ยนเต้ารับเพื่อรองรับเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ใช้ปลั๊กแบบ ๓ ขา แต่พอแกะเต้ารับออกมาดูก็พบว่ามันไม่มีสายดิน และจะว่าไปแล้วแม้ว่าจะมีการต่อสายดินเอาไว้ ก็ควรต้องมีการตรวจสอบบ้างเหมือนกันว่าสายดินที่ต่อเอาไว้นั้นมันต่อลงดินจริงหรือเปล่า เพราะถ้ามีปัญหาตรงจุดต่อระหว่างสายดินกับแท่งทองแดงที่ฝังเอาไว้ในดิน ก็สามารถทำให้ระบบสายดินใช้งานไม่ได้ (คือมีก็เหมือนกับไม่มี)
 

ตรงนี้ขออธิบายเพิ่มเติมนิดนึง คือระบบสายดินนั้นเป็นระบบที่เจ้าของอาคารต้องติดตั้งเอง ไม่ใช่การไฟฟ้า เช่นถ้าคุณสร้างบ้านใหม่ ไฟฟ้าที่รับมาจากการไฟฟ้าจะมีเพียงแค่ ๒ สายเท่านั้น (คือ line ที่เป็นสายมีไฟ เอาไขควงเช็คไฟจิ้มแล้วไฟติด กับสาย neutral ที่เป็นสายไม่มีไฟ เอาไขควงเช็คไฟจิ้มแล้วไฟไม่ติด มันมีไว้ให้ไฟฟ้าไหลกลับ ตัวสายดินนั้นคุณต้องเดินเอง แล้วต่อเข้ากับแท่งทองแดงหรือแท่งเหล็กเคลือบทองแดง (เชื่อมติดได้เลยก็ดี) ที่ฝังเอาไว้ในพื้นดินข้างตัวอาคาร (ที่ควรเป็นบริเวณที่มีความชื้นสูงหน่อย เพื่อที่กระแสไฟฟ้าจะได้ไหลลงดินได้ง่าย)

รูปที่ ๑ เหตุการณ์ถังบรรจุโทลูอีนระเบิดขณะทำการถ่ายโทลูอีนจากถังใหญ่ลงสู่ถังเล็ก
 

ทีนี้จะรู้ได้อย่างไรว่าสายดินที่มีอยู่นั้นใช้งานได้จริง งานนี้ต้องใช้มิเตอร์วัดความต่างศักย์ช่วย คือถ้าคุณวัดโวลต์ของสาย line เทียบกับสายดินแล้วเห็นว่ามันมีไฟขึ้นปรกติเหมือนกับการวัดสาย line เทียบกับสาย neutral ก็แสดงว่าระบบสายดินนั้นใช้งานได้ ถ้าวัดโวลต์ของสาย line เทียบกับ neutral ได้ราว ๆ 220 V แต่วัดเทียบกับสายดินได้เป็น 0 V ก็แสดงว่าเต้ารับนั้นไม่มีสายดินหรือระบบสายดินมีปัญหา เครื่องใช้ไฟฟ้าบางชนิดที่จำเป็นต้องมีการต่อสายดิน เช่น เครื่องทำน้ำอุ่นสำหรับอาบที่ใช้ไฟฟ้า ช่างติดตั้งที่มีมาตรฐานการทำงานที่ดีเขาจะทำการวัดโวลต์ดูก่อนว่าสายดินที่มีอยู่นั้นใช้งานได้จริง แล้วจึงค่อยติดตั้งอุปกรณ์
 

เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้นำมาจากบทความเรื่อง "Toluene drum filling explosion near miss incident" ที่ตีพิมพ์ในวารสาร Loss Prevention Bulletin ฉบับที่ ๙๗ ปีค.ศ. ๑๙๙๑ บทความที่เกี่ยวข้องกับอุบัติเหตุในยุคแรก ๆ ของวารสารนี้จะไม่มีการระบุผู้เขียนบทความและสถานที่เกิดเหตุ เว้นแต่จะเป็นเหตุการณ์ใหญ่ที่เป็นข่าวและมีการสอบสวนกันอย่างเป็นทางการ ทั้งนี้เพื่อเป็นการป้องกันไม่ให้ผู้เขียนโดนฟ้องร้องหรือลงโทษจากบริษัทต้นสังกัด แต่ต้องการให้มีการแบ่งปันประสบการณ์เพื่อไม่ให้เกิดขึ้นซ้ำกับคนอื่นอีก
 

โทลูอีนมี Flash point อยู่ที่ประมาณ 4ºC หรือ 40ºF (เมื่อวัดด้วยวิธี closed cup ตัวเลขละเอียดจะขึ้นกับแหล่งข้อมูล) เหตุการณ์เกิดขึ้นระหว่างการถ่ายโทลูอีนจากถังใบใหญ่ (ในบทความคือ kettle หรือหม้อต้ม) ลงสู่ถังรองรับใบเล็ก (ในบทความคือ drum) ที่เป็นถังโลหะ (ผมไม่ได้แปลข้อความต้นฉบับที่ยกมาให้ดูในรูปที่ ๑ แบบตรงตามตัวอักษรนะ ต้องการเพียงแค่ให้เห็นภาพที่เรียบง่ายขึ้น) โทลูอีนจะไหลทางท่อระบายผ่านวาล์ว (drain valve) และตัวกรอง (full flow filter) ลงสู่ถังใบเล็กที่มีรูสำหรับเติมอยู่ที่ฝาด้านบนของถัง (ที่เขาเรียกว่า bung hole) บทความไม่ได้บอกว่าปลายท่อเติมนั้นอยู่ที่ตำแหน่งใดของถังใบเล็ก (ที่ปากรูเติมหรือจุ่มลึกลงไปในถัง) บอกแต่เพียงว่าตัวกรองนั้นติดตั้งอยู่ใกล้กับฝาถัง (รูปที่ ๒)

รูปที่ ๒ ภาพร่างการทำงานที่เกิดเหตุ

ในระหว่างการเติมโทลูอีนลงถังเล็กนั้น เกิดการระเบิดขึ้นภายในถัง เกิดลูกไฟพุ่งออกจากรูเติมสูงขึ้นไปถึงระดับความสูงของชั้นถัดไป (ในบทความคือชั้น Mezzanine หรือที่ย่อว่าชั้น M ชั้นนี้มักจะเป็นชั้นล่าง ๆ ที่ไม่เต็มชั้น เช่นอยู่ระหว่างชั้น ๑ กับชั้น ๒ ของอาคาร เหตุผลที่มันไม่เต็มชั้นก็อาจเป็นเพราะบางพื้นที่ของตัวอาคารชั้น ๑ ต้องการเพดานที่มีความสูงมากเป็นพิเศษ เช่นสูงเทียบเท่ากับอาคารสองชั้น เช่นในกรณีของห้องประชุมหรือโถงจัดงาน แต่พื้นที่ส่วนอื่นไม่จำเป็นต้องเป็นเช่นนั้น ดังนั้นถ้าสร้างชั้นดังกล่าวให้มีเพดานสูงทั้งชั้นก็จะเสียพื้นที่การใช้งาน ก็เลยมีการสร้างชั้น M ขึ้นมา)
 

สาเหตุของการระเบิดคาดว่าเกิดจากไฟฟ้าสถิต ดังนั้นสิ่งที่ต้องพิจารณาก็คือ มีการเกิดไฟฟ้าสถิตมากน้อยเพียงใด และการระบายประจุที่เกิดขึ้นนั้นทำได้ดีหรือไม่
 

ปรกติไฮโดรคาร์บอนที่เป็นของเหลวไม่มีขั้วก็นำไฟฟ้าได้ไม่ดีอยู่แล้ว เมื่อไหลผ่านระบบท่อก็จะทำให้เกิดไฟฟ้าสถิตได้ง่ายอยู่แล้ว แต่ในกรณีที่ไฮโดรคาร์บอนนั้นมีโมเลกุลที่มีขั้วละลายปนอยู่บ้าง การสะสมไฟฟ้าสถิตย์ก็จะลดลง โมเลกุลที่มีขั้วนั้นอาจเป็นสารอินทรีย์ที่มีโครงสร้างโมเลกุลที่มีขั้ว หรือเป็น "น้ำ" ก็ได้ (ในความเป็นจริง น้ำสามารถละลายเข้าเป็นเนื้อเดียวกับไฮโดรคาร์บอนได้ในปริมาณเล็กน้อย ในกรณีของโทลูอีน น้ำสามารถละลายเข้าไปในโทลูอีนได้ประมาณ 0.27 mol/l หรือเกือบ 0.5 g/l ดูรูปที่ ๓) ในเหตุการณ์นี้ตัวโทลูอีนเองเป็นชนิด dehydrated toluene หรือโทลูอีนที่ปราศจากน้ำเจือปน ดังนั้นการเกิดไฟฟ้าสถิตจึงยิ่งง่ายขึ้นไปอีก (ดู Memoirปีที่ ๙ ฉบับที่ ๑๓๗๗ วันพฤหัสบดีที่ ๑๘ พฤษภาคม ๒๕๖๐ เรื่อง "ไฟฟ้าสถิตกับงานวิศวกรรมเคมี (๒) ของเหลวนำไฟฟ้า ของเหลวไม่นำไฟฟ้า") นอกจากนี้ยังมีการติดตั้งตัวกรองที่ใช้ไส้กรองทำจากพอลิเอทิลีน ทำให้การสะสมประจุไฟฟ้าสถิตเกิดขึ้นง่ายขึ้นไปอีก แถมตำแหน่งดังกล่าวยังอยู่ใกล้กับปากถังที่เป็นตำแหน่งที่จะเกิดประกายไฟได้ง่ายด้วย 
  

ในกรณีส่วนใหญ่ของการเกิดประกายไฟฟ้าอันเกิดจากการปลดปล่อยประจุไฟฟ้าสถิตย์นั้น จะมีพื้นผิวที่นำไฟฟ้าสองพื้นผิวที่มีศักย์ไฟฟ้าแตกต่างกันมาก ในเหตุการณ์นี้พื้นผิวหนึ่งคือตัวกรองที่อยู่ใกล้กับปากถังรอง และพื้นผิวที่สองคือตัวถังรองตรงปากถัง แต่ตัวถังรองนั้นมีการต่อสายดิน (ด้วยการใช้ปากคีบที่มีฟัน ถ้านึกภาพไม่ออกก็ลองนึกภาพสายต่อพ่วงแบตเตอรี่รถยนต์ก็ได้) เข้ากับโครงสร้างเหล็กของอาคาร (ดู Memoirปีที่ ๙ ฉบับที่ ๑๓๘๗ วันพุธที่ ๗ มิถุนายน ๒๕๖๐ เรื่อง "ไฟฟ้าสถิตย์กับงานวิศวกรรมเคมี (๔) ตัวอย่างการทำงานภาคปฏิบัติ" ประกอบด้วยก็ได้) จากการตรวจสอบพบว่าระบบสายดินของโครงสร้างไม่มีปัญหา และตัวสายต่อก็ไม่มีปัญหา แต่ตัวที่มีปัญหาคือ "ฟัน" ของปากคีบที่สึกหรอจนในขณะที่ใช้งานครั้งสุดท้ายนั้น ไม่สามารถกัดจิกผ่านชั้นสีของถังรองได้ จึงไม่สามารถระบายประจุที่สะสมอยู่ที่ตัวถังรองลงสู่ดินได้ (สนิมเหล็กก็เป็นฉนวนไฟฟ้าเหมือนกัน)
 

เรื่องขั้วต่อสายดินที่อาจมีปัญหาเรื่องตัวขั้วโลหะนั้นไม่สัมผัสกับโลหะที่เป็นโครงสร้าง จะว่าไปก็เคยเห็นอยู่เหมือนกัน แต่เป็นกรณีของการเชื่อมต่อโครงสร้างโลหะของอาคารลงสู่แท่งทองแดง (ground rod) (ดูรูปได้ใน Memoir ปีที่ ๗ ฉบับที่ ๑๐๑๑ วันเสาร์ที่ ๔ กรกฎาคม ๒๕๕๘ เรื่อง "เก็บตกจากการเดินเล่นรอบโรงงาน")

รูปที่ ๓ ข้อมูลการละลายของน้ำเข้าไปในโทลูอีน (จาก Jitka Kirchnerov and Genille C. B. Cave, "The solubility of water in low-dielectric solvents", Can. J. Chem. vol. 55 pp 3009-3916 , 1976)

ใครผิด ? (อุบัติเหตุรถไฟชนท้ายที่สถานีรถไฟ Clapham Junction ประเทศอังกฤษ) MO Memoir : Monday 26 June 2560

การสอบสวนที่เรียกว่า Public Inquiry ของประเทศอังกฤษ (อันที่จริงจะเรียกให้ถูกควรเป็น "สหราชอาณาจักร" มากกว่า) นั้นไม่ได้เน้นไปที่หาใครสักคนที่อยู่ใกล้เหตุการณ์ที่สุดมาลงโทษเพื่อให้เรื่องมันจบ ๆ ไป แต่เป็นการหาสาเหตุว่าทำไปจึงเกิดเหตุการณ์ดังกล่าวได้ และควรทำอย่างไรเพื่อป้องกันไม่ให้เหตุการณ์ดังกล่าวเกิดขึ้นซ้ำได้อีก ด้วยเหตุนี้หลังจากที่การสอบสวนสิ้นสุด จึงมีรายงานการสอบสวนเผยแพร่ออกสู่สาธารณะเพื่อให้คนทั่วไปได้รับทราบผลการสอบสวน
 

ขอบเขตการสอบสวนไม่ได้จำกัดเฉพาะตรงที่เกิดเหตุและผู้ที่เกี่ยวข้องกับเหตุการณ์ในขณะนั้น แต่ยังครอบคลุมไปถึงผู้มีอำนาจตัดสินในในองค์กรและกฎระเบียบ (ไม่ว่าจะเป็นขององค์กรนั้นเองหรือกฎหมายที่เกี่ยวข้อง) และการควบคุมการปฏิบัติตามกฎระเบียบดังกล่าวด้วย ตัวอย่างหนึ่งของการมีกฎระเบียบแต่ไม่มีการบังคับใช้คือกรณีของไฟไหม้บันไดเลื่อนที่สถานีรถไฟใต้ดิน King's Cross ในกรุงลอนดอนที่เล่าไว้ในบทความเมื่อวันเสาร์ที่ ๑๗ มิถุนายนที่ผ่านมา ที่แม้มีกฎห้ามสูบบุหรี่ในสถานีรถไฟใต้ดิน แต่ก็ไม่มีการบังคับใช้ ยังมีการปล่อยให้ทำกันได้อย่างเสรี จนนำไปสู่การเกิดโศกนาฏกรรม
 

เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้ก็มาจากรายงานการสอบสวนอุบัติเหตุรถไฟวิ่งชนท้ายกันก่อนถึงสถานี Clapham Junction ชานกรุงลอนดอน ประเทศอังกฤษ เมื่อเวลาประมาณ ๘.๑๐ น ของเช้าวันจันทร์ที่ ๑๒ ธันวาคม พ.ศ. ๒๕๓๑ ส่งผลให้มีผู้เสียชีวิต ๓๕ รายและบาดเจ็บกว่า ๕๐๐ ราย แต่ก่อนที่จะเข้าสู่เรื่องนี้ อยากจะขอแนะนำให้รู้จักกัน "Track circuit" ก่อน (อันที่จริงเคยเขียนไว้ใน Memoir ปีที่ ๔ ฉบับที่ ๓๖๗ วันอาทิตย์ที่ ๖ พฤศจิกายน ๒๕๕๔ เรื่อง "Track circuit")

รูปที่ ๑ แผนที่ Network Southeast ของ British Rail (BR) ที่พิมพ์แจกจ่ายในปีพ.ศ. ๒๕๓๕ บริเวณที่เกิดเหตุคือก่อนถึงสถานีรถไฟ Clapham Junction ที่เป็นชุมทางรถไฟชุมทางใหญ่แห่งหนึ่ง
 

ระบบ Track circuit เป็นระบบที่ใช้ป้องกันไม่ให้รถไฟสองขบวนที่วิ่งอยู่บนรางเดียวกันชนกัน วิธีการทำงานของระบบนี้ก็คือจะมีการแบ่งทางรถไฟออกเป็นช่วง ๆ ตามความยาว และมีจ่ายกระแสไฟฟ้าให้วิ่งไปตามรางฟากหนึ่ง ไปจนถึงระยะที่กำหนด จากนั้นก็ให้กระแสไฟฟ้าวิ่งผ่านสวิตช์รีเลย์ก่อนวิ่งกลับผ่านทางรางอีกฟากหนึ่ง ตัวสวิตช์รีเลย์นี้ถ้ามีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน มันจะสวิตช์ไปยังตำแหน่งที่เปิดสัญญาณไฟ เพื่อให้คนขับรถไฟที่ขับมาในเส้นทางดังกล่าวรู้ว่าทางข้างหน้านั้นว่างอยู่ แต่ถ้าหากในช่วงเส้นทางดังกล่าวมีขบวนรถไฟแล่นอยู่ ไฟฟ้าที่ปล่อยให้ไหลไปตามรางนั้นจะถูกลัดวงจรด้วยการไหลผ่านล้อและเพลาของตัวรถไฟ ทำให้ไม่มีไฟฟ้าไปเลี้ยงสวิตช์รีเลย์ สวิตช์รีเลย์ก็จะสวิตช์มายังตำแหน่งที่เปิดสัญญาณไฟแดง เป็นการเตือนให้ผู้ที่ขับรถไฟตามหลังมาทราบว่าทางข้างหน้ามีรถไฟอยู่
 

ในเช้าวันเกิดเหตุดังกล่าว คนขับรถไฟขบวน Basingstoke train (ขอใช้ชื่อตามรายงานการสอบสวน) ขณะขับมาตามเส้นทางบนรางด้านซ้ายสุดก่อนเข้าถึงสถานี เส้นทางดังกล่าวเป็นเส้นทางเข้าโค้งซ้ายที่ขุดลึกต่ำลงไปจากระดับผิวดิน (ผิวดินสูงกว่าระดับขบวนรถ ดูรูปที่ ๒-๔ ประกอบ) ขณะมุ่งเข้าสู่สัญญาณชื่อ WF138 ก็ได้รับสัญญาณไฟเขียว แต่เมื่อใกล้จะถึงสัญญาณ WF138 เพียงเล็กน้อย (ในรายงานกล่าวว่าประมาณ ๓๐ หลาหรือ ๒๗ เมตร) สัญญาณที่ WF138 ก็เปลี่ยนจาก "เขียว" เป็น "แดง" กระทันหัน ทำให้คนขับรถไฟขบวน Baingstroke train ไม่สามารถหยุดรถไฟขบวนดังกล่าวได้ก่อนถึงสัญญาณ WF138 เลยต้องวิ่งเลยสัญญาณไฟดังกล่าวไปและไปหยุดรถที่หน้าสัญญาณไฟถัดไป จากนั้นเขาจึงทำตามที่คู่มือปฏิบัติงานของพนักงานขับรถไฟระบุไว้ก็คือ ให้รีบติดต่อแจ้งเหตุสัญญาณมีปัญหาไปยังหอควบคุมการเดินรถ แต่สิ่งที่เขาได้รับคำตอบกลับมาคือสัญญาณไม่มีปัญหาอะไร เขาจึงเดินกลับมาที่รถ 
  

สิ่งที่เกิดขึ้นในขณะนี้คือรถไฟขบวน Basingstoke train จอดอยู่บนเส้นทางที่เลยสัญญาณไฟ WF138 ออกไป และสิ่งที่ "ควรเกิดขึ้น" ในขณะเดียวกันก็คือสัญญาณไฟด้านหลัง Basingstoke train ควรที่จะเป็นสัญญาณไฟ "แดง" เพื่อป้องกันไม่ให้รถขบวนที่ตามหลังมานั้นพุ่งเข้าชนท้าย
 

อันที่จริงยังมีสัญญาณไฟ "เหลือง" อีกสีหนึ่ง ที่ไม่ได้ห้ามวิ่งในเส้นทางดังกล่าว แต่ให้ใช้ความระมัดระวังเพิ่มขึ้นขณะวิ่งไปข้างหน้า
 

ในช่วงเวลาดังกล่าวมีขบวนรถไฟเปล่า Haslemere train วิ่งสวนทางมาในรางข้าง ๆ กัน ในขณะที่รถไฟขบวนนี้วิ่งเข้าหารถขบวน Basingstoke train คนขับรถขบวน Haslemere train ก็มองเห็นรถไฟขบวน Basingstoke train จอดอยู่และเห็นพนักงานขับรถของขบวนดังกล่าวโทรศัพท์อยู่ที่ตู้โทรศัพท์ข้างทาง แต่เมื่อรถไฟขบวน Haslemere train วิ่งมาถึงท้ายขบวน Basingstoke train ก็เห็นรถไฟขบวน Poole train กำลังวิ่งเข้าหาท้ายรถขบวน Basingstoke train สิ่งที่เขารู้สึกต่อมาคือรถขบวนของเขาถูกชน ทำให้ตู้รถหัวขบวน Haslemere train หลุดออกจากขบวนรถและวิ่งเลยออกไปเป็นระยะหนึ่งก่อนจะหยุด
 

ในรายงานการสอบสวนไม่กล่าวถึงคนขับรถไฟขบวน Poole train (เข้าใจว่าคงเป็นหนึ่งในผู้เสียชีวิต) แต่จากการสอบปากคำพนักงานอีกผู้หนึ่งที่ประจำอยู่ในตู้ควบคุมท้ายขบวนรถ (คือรถไฟมันมีตู้ควบคุมที่ขับได้จากทั้งหัวและท้าย ขึ้นอยู่กับว่าจะวิ่งไปทางด้านไหน) ทำให้ทราบข้อมูลว่าในช่วงเวลาดังกล่าวรถไฟขบวน Poole train วิ่งมาด้วยความเร็วประมาณ ๖๐ ไมล์ต่อชั่วโมง (ก็ราว ๆ ๑๐๐ กิโลเมตรต่อชั่วโมง) ซึ่งถือว่าเป็นความเร็วปรกติของเส้นทางช่วงดังกล่าว และมีการเบรคเล็กน้อยเมื่อเข้าโค้งจนมีความเร็วเหลือประมาณ ๕๐ ไมล์ต่อชั่วโมงในขณะเข้าโค้ง จากนั้นก็มีการใช้เบรคฉุกเฉินเบรครถกระทันหันก่อนที่จะเกิดการชนครั้งแรก (ที่ความเร็วประมาณ ๓๕ ไมล์ต่อชั่วโมง) ที่หัวขบวนรถ Poole train พุ่งเข้าชนท้ายรถขบวน Basingstoke train ทำให้หัวขบวนรถ Poole train แฉลบออกไปทางด้านข้างและเกิดการชนครั้งที่สองกับตู้โดยสารของรถขบวน Haslemere train ที่วิ่งสวนมาพอดี
 

หลังจากนั้นไม่นานก็มีรถไฟขบวนที่สี่ (Driver Pike's train ในรูปที่ ๓) ที่วิ่งตามหลังมาตามรางเดียวกันกับรถขบวน Poole train ที่พอมาถึงสัญญาณไฟ WF138 ก็พบว่ามันเป็นสัญญาณไฟ "เหลือง" ทั้ง ๆ ที่มันควรต้องเป็นไป "แดง" แต่ผู้ขับสามารถมองเห็นอุบัติเหตุข้างหน้าและสามารถหยุดรถได้ทันเวลา และนี่คือสรุปเหตุการณ์ที่เกิดในเช้าวันนั้น
 

รูปที่ ๒ หน้าปกรายงานการสอบสวนอุบัติเหตุ รถไฟทางด้านขวาคือขบวนที่จอดอยู่ ขบวนที่พุ่งเข้ามาชนคือขบวนที่อยู่ห่างไกลออกไปในรูป ส่วนขบวนด้านซ้ายคือขบวนที่บังเอิญวิ่งสวนมาในขณะเกิดเหตุพอดี เลยถูกรถไฟขบวนที่พุ่งเข้าชนท้าย หรือหลุดออกมานอกรางนั้นพุ่งชนไปด้วย

รูปที่ ๓ ภาพถ่ายทางอากาศของสถานที่เกิดเหตุ ภาพในรูปที่ ๒ นั้นเป็นมุมที่ถ่ายมาจากสะพานรถวิ่งข้าม (Batter sea rise road bridge) ส่วนภาพนี้เป็นภาพที่ถ่ายจากมุมด้านที่ตรงข้ามกัน Basingstoke train คือรถไฟขบวนที่คนขับจอดเพื่อโทรแจ้งปัญหาสัญญาณผิดปรกติ Poole train คือขบวนรถไฟที่วิ่งตามมาและได้รับสัญญาณไฟเขียวมาตลอดทาง จนพุ่งเข้าชนท้าย Basingstoke train ส่วน Haslemere train คือขบวนรถเปล่าที่วิ่งสวนมาในรางข้าง ๆ ในจังหวะเวลาดังกล่าวพอดี ส่วน Driver Pike's train เป็นรถขบวนที่สี่ที่ได้รับไฟเขียวตลอดทางและวิ่งตามหลัง Poole train มา แต่หยุดรถได้ทันเวลา (รายงานบอกว่าเพียง ๖๐ หลาก่อนถึง Poole train)
 

เมื่อคนขับรถไฟขบวน Basingstoke train พบเห็นสัญญาณแสดงอาการผิดปรกติ ก็เลยต้องหยุดขบวนรถและโทรแจ้งให้หอควบคุมการเดินรถทราบ ตรงนี้คณะผู้สอบสวนพบว่าคนขับรถไฟขบวนรถ Basingstoke train นั้นทำตามคู่มือการเดินรถที่กำหนดให้ทำเช่นนั้น แต่ปัญหาคือตำแหน่งที่หยุดรถนั้นเป็นทางโค้งและอยู่ต่ำกว่าระดับผิวดิน ทำให้รถขบวนที่ตามหลังมานั้นไม่สามารถเห็นทางไปข้างหน้าได้ไกล ทำให้คนขับรถไฟขบวน Poole train นั้นเมื่อเห็นรางข้างหน้ามีรถไฟจอดอยู่จึงไม่สามารถหยุดรถได้ทัน ตรงนี้แตกต่างจากกรณีของรถไฟขบวนที่สี่ที่ตามท้ายรถขบวน Poole train มานั้นที่สามารถหยุดรถได้ทันเวลา เรื่องการให้หยุดรถเพื่อโทรแจ้งศูนย์ควบคุมนั้นก็เป็นประเด็นที่ถกเถียงกันได้ตรงที่ ระหว่างการทำตามที่คู่มือระบุคือให้รีบหยุดรถ โดยไม่มีการพิจารณาถึงสภาพแวดล้อมของเส้นทาง กับการที่คนขับต้องละเมิดกฎการเดินรถโดยไม่รีบหยุดรถในบริเวณที่พบว่าสัญญาณมีปัญหาเนื่องจากสภาพแวดล้อมดูแล้วไม่ปลอดภัย ถ้าคุณเป็นคนขับ คุณจะทำอย่างไร
 

สาเหตุการเกิดอุบัติเหตุมาจากระบบสัญญาณมีปัญหา แต่ก็มีหลายคำถามที่เกิดขึ้นตามมาก็คือ ทั้ง ๆ ที่มีการซ่อมบำรุงระบบสัญญาณดังกล่าว (คือเปลี่ยนจากระบบเก่ามาเป็นระบบใหม่) ในช่วงวันอาทิตย์ก่อนหน้าวันเกิดเหตุ ทำไมจึงไม่มีการตรวจพบความบกพร่อง และทำไมขบวนรถไฟที่วิ่งในรางเดียวกันในเช้าวันนั้นถึง ๕ ขบวนก่อนเกิดเหตุ จึงไม่พบกับปัญหาดังกล่าว
 

และเมื่อตรวจสอบลึกลงไปก็พบว่าการซ่อมบำรุงตัวอุปกรณ์สัญญาณที่มีปัญหานั้นมีการทำมาเมื่อ ๒ สัปดาห์ก่อนหน้าอุบัติเหตุจะเกิด และระบบก็ใช้งานได้ปรกติโดยไม่มีปัญหาอะไร ตัวอุปกรณ์สัญญาณที่มีการซ่อมบำรุงในวันอาทิตย์ก่อนเกิดเหตุนั้นไม่ได้มีส่วนเกี่ยวข้องอะไรกับระบบสัญญาณในบริเวณที่เกิดเหตุ

รูปที่ ๔ ภาพถ่ายทางอากาศบริเวณที่เกิดเหตุ

รูปที่ ๕ ภาพถ่ายทางอากาศอีกภาพหนึ่งของบริเวณที่เกิดเหตุ

เมื่อพบว่าระบบสัญญาณมีปัญหา คณะผู้สอบสวนก็เลยต้องไปตรวจห้องติดตั้งระบบสัญญาณ (รูปที่ ๖ และ ๗) ประเด็นที่ทางผู้สอบสวนตั้งข้อสังเกตไว้ก็คือ ห้องติดตั้งอุปกรณ์ดังกล่าวมีขนาดเล็กและคับแคบ แสงสว่างมีไม่เพียงพอ ประเด็นตรงนี้ชี้ให้เห็นว่าสภาพพื้นที่การทำงานนั้นเอื้อต่อการทำงานผิดพลาดได้ง่ายขึ้น และการเดินสายไฟสัญญาณต่าง ๆ ที่ไม่มีการเก็บสายไฟให้เรียบร้อยอย่างเป็นระเบียบ ประเด็นนี้ชี้ให้เห็นมาตรฐานการทำงานของ "องค์กร" (ไม่ใช่ "พนักงาน" นะ) ในเรื่องความใส่ใจในการปฏิบัติหน้าที่ของพนักงาน
 

สิ่งที่คณะผู้สอบสวนค้นพบคือ ก่อนหน้าที่จะเกิดอุบัติเหตุสองสัปดาห์ มีการเข้าไปทำการเปลี่ยนตัวอุปกรณ์ (จากกล่อง ๒ มาเป็นกล่อง ๓ ในรูปที่ ๘) โดยการเปลี่ยนตัวอุปกรณ์นั้นทำเพียงแค่การปลดปลายสายด้านส่งสัญญาณออกของอุปกรณ์ส่งสัญญาณ ๑ ออกจากตัวรับสัญญาณ และต่อสายไฟจากอุปกรณ์ส่งสัญญาณ ๒ เข้ากับตัวรับสัญญาณแทน
 

และในวันอาทิตย์ก่อนเกิดเหตุนั้น มีการทำการซ่อมบำรุงอุปกรณ์ส่งสัญญาณ ๓ ที่ไม่ได้เกี่ยวข้องอะไรกับงานที่ทำไปเมื่อสองสัปดาห์ก่อนหน้านั้น เพียงแต่ตัวอุปกรณ์ส่งสัญญาณ ๓ นั้นมันตั้งอยู่ "ข้าง ๆ" อุปกรณ์ส่งสัญญาณ ๑ และงานนี้ก็กระทำโดยเจ้าหน้าที่ "คนเดิม" ที่ทำการซ่อมบำรุงอุปกรณ์ส่งสัญญาณ ๑ และ ๒ เมื่อสองสัปดาห์ก่อนหน้านั้น
 

ในงานที่ทำไปเมื่อสองสัปดาห์ก่อนหน้า สิ่งที่เจ้าหน้าที่ได้ทำไปก็คือ (ดูรูปที่ ๘ ประกอบ)
 

- ปลดขั้วสายไฟจากตัวส่งสัญญาณ ๑ ออกจากอุปกรณ์รับสัญญาณทางด้านอุปกรณ์รับสัญญาณ โดยทำเพียงแค่ดันสายไฟที่ปลดออกมานั้นไปข้าง ๆ 
  

- ทำการเชื่อมต่อสายไฟจากตัวส่งสัญญาณ ๒ (ตัวใหม่) เข้ากับอุปกรณ์รับสัญญาณ
 

และในวันก่อนวันเกิดเหตุ เขาก็มาทำงานแบบเดียวกัน กับตัวอุปกรณ์ที่อยู่ข้าง ๆ

รูปที่ ๖ ภายในห้องระบบอาณัติสัญญาณ

สาเหตุที่ทำให้ระบบสัญญาณมีปัญหาก็คือ การทำงานในวันอาทิตย์ก่อนเกิดอุบัติเหตุ คาดว่าในระหว่างการทำงานคงมีการดันให้ปลายสายไฟของตัวส่งสัญญาณ ๑ ไปยังตัวรับสัญญาณที่ปลดออกมาเมื่อสองสัปดาห์ก่อนหน้านั้น ไปสัมผัสกับขั้วรับสัญญาณของตัวรับสัญญาณ (ที่มันถูกปลดออกมา) ทำให้ระบบสัญญาณไฟสับสน ไม่แสดงไฟสัญญาณที่ควรจะแสดง เพื่อความปลอดภัยแล้ว สิ่งที่ควรทำคือ
 

- ปลดสายไฟออกทั้งเส้น หรือไม่ก็
 

- ตัดสายไฟที่ปลดออกมานั้นให้สั้นลง หรือ
 

- มัดเก็บสายไฟนั้นให้เรียบร้อย (มันจะได้ไม่สามารถสัมผัสกับขั้วเดิมได้) 
 

- รวมทั้งการใช้เทปพันสายไฟเทปใหม่พันปิดปลายสายไฟนั้นด้วย
 

แต่สิ่งที่ควรทำเหล่านี้กลับไม่ได้รับการปฏิบัติเลยสักข้อ และคำถามก็คือ "ทำไม"

รูปที่ ๗ การเดินสายไฟที่ตัวกล่องอาณัติสัญญาณ รูปนี้ถ่ายเอาไว้ในบ่ายวันที่เกิดเหตุ

รูปที่ ๘ แผงผังอย่างง่ายเพื่อให้เห็นปัญหาเกี่ยวกับสายไฟ คือมีการปลดสายไฟสีแดงจากตัวส่งสัญญาณ ๑ เฉพาะด้านที่เชื่อมต่อเข้ากับตัวรับสัญญาณ เพื่อทำการต่อสายไฟสีน้ำเงินจากตัวส่งสัญญาณ ๒ แทน โดยไม่มีการเก็บสายไฟสีแดงให้เรียบร้อย

รูปที่ ๙ รายงานการสอบสวน ข้อ 8.3 ในกรอบสีแดงคือสิ่งที่ควรต้องทำแต่ไม่ได้ทำ ส่วนข้อ 8.5 ในกรอบสีน้ำเงินคือสิ่งที่การสอบสวนพบว่า ปัญหาดังกล่าวไม่ได้เกิดขึ้นเฉพาะกับบุคคลใดบุคคลหนึ่ง แต่เป็นสิ่งที่เชื่อถือและปฏิบัติกันอย่างแพร่หลายในองค์กรนั้นในระดับต่าง ๆ

รูปที่ ๑๐ ข้อ 8.12 ในกรอบสีแดงคือบันทึกการสอบปากคำพนักงานผู้ทำหน้าที่ปลดและเชื่อมต่อสายไฟที่กล่องอาณัติสัญญาณในส่วนที่เกี่ยวข้องกับวิธีการปฏิบัติงาน ส่วนข้อ 8.15 ในกรอบสีน้ำเงินคือสิ่งที่คณะกรรมการสอบสวนอุบัติเหตุพบว่าสิ่งที่พนักงานดังกล่าวกระทำนั้นไม่ใช่เพิ่งจะเกิด แต่เป็นสิ่งที่เขาปฏิบัติมาตลอดทั้งชีวิตการทำงาน ๑๖ ปีในหน่วยงานของเขาโดยไม่มีใครบอกว่าสิ่งที่เขาทำนั้นมันไม่ปลอดภัย
 

ก่อนที่จะไปดูว่าทำไมพนักงานซ่อมบำรุงจึงไม่ทำในสิ่งที่ควรทำ เราลองมาคิดอะไรเล่น ๆ กันก่อนดูไหมครับ ซึ่งเชื่อว่าคำตอบของคำถามนี้คงยากที่จะตอบ ที่น่าคิดก็คือถ้าหากพนักงานที่ทำงานก่อนเกิดอุบัติเหตุสองสัปดาห์นั้น กับคนที่มาทำงานในวันก่อนเกิดอุบัติเหตุนั้น เป็นคนละคนกัน คุณคิดว่าใครควรเป็นผู้รับผิดชอบต่ออุบัติเหตุที่เกิด ระหว่างผู้ที่ทำงานก่อนหน้าแต่ทำไม่เรียบร้อย กับผู้ที่มาทำงานที่หลังแต่สภาพแวดล้อมของบริเวณทำงานทำให้เขาไปทำให้ความไม่เรียบร้อยของคนก่อนหน้านั้นสร้างปัญหาขึ้นมาโดยไม่ตั้งใจ
 

ทีนี้ของกลับมายังเรื่องที่ว่าทำไมสิ่งที่ควรทำเพื่อให้เกิดความปลอดภัย (คือถ้าทำแล้ว รับรองได้ว่าไม่มีโอกาสเกิด) จึงไม่ได้รับการปฏิบัติ การสอบสวนของคณะกรรมการสอบสวนทำให้พบปัญหาที่ลงไปลึกมากกว่านั้นคือ ตัวพนักงานคนดังกล่าวเองปฏิบัติงานกับ British Rail มาแล้ว ๑๖ ปี เรียกได้ว่าประสบการณ์การทำงานของเขาก็ได้มาจากการเรียนรู้จากการทำงานจริง (จะเรียกว่าเรียนต่อกันมาจากรุ่นพี่ก็ได้) และในระหว่างนั้นก็ไม่มีใครเคยบอกเขาว่าสิ่งที่เขาทำนั้นมันไม่เหมาะสม (เพราะมันเปิดช่องให้เกิดอุบัติเหตุได้) 
 

สิ่งที่น่าสนใจอยู่ตรงที่ทำไมไม่มีใครสักคนบอกเขาว่าสิ่งที่เขาปฏิบัติอยู่นั้นมันไม่เหมาะสม เป็นเพราะไม่มีใครสนใจว่าคนอื่นทำอย่างอย่างไร สนแต่ว่าสุดท้ายมันใช้งานได้หรือไม่ และที่ผ่านมา (อย่างน้อยก็ ๑๖ ปีในชีวิตการทำงานของพนักงานผู้นั้น) เขาก็ทำแบบนี้มาตลอดและก็ไม่เคยพบกับปัญหาใด หรือว่าคนอื่นก็ "ทำแบบเดียวกันหมด" ซึ่งตรงนี้ทางการสอบสวนเชื่อว่ากรณีหลังสุดนี้ก็มีส่วนร่วมอยู่ไม่น้อย (ดูข้อ 8.5 ในรูปที่ ๙)

ครับ ก็ถ้าผู้เรียนก็เรียนกันมาแบบนี้ ผู้สอนก็สอนต่อ ๆ กันมาแบบนี้ แล้วการทำงานก็ทำกันแบบนี้มานานแล้วด้วยโดยไม่เห็นมีปัญหาอะไร พอเกิดเรื่องขึ้น จะไปโทษว่าคนที่บังเอิญไปทำงานชิ้นนั้นเป็นผู้ผิดเพียงผู้เดียว มันก็กระไรอยู่

อีกเรื่องหนึ่งที่การสอบสวนค้นพบก็คือ พนักงานดังกล่าวทำงานติดต่อกัน ๑๓ สัปดาห์โดยมีวันหยุดเต็มวันเพียงแค่วันเดียวเท่านั้นเอง ตรงนี้แม้ว่าจะอ้างว่าเป็นการทำงานล่วงเวลาอย่างสมัครใจก็ตาม แต่ทางคณะกรรมการสอบสวนก็ไม่เห็นด้วยกับการกระทำดังกล่าว

ในแต่ละสังคมนั้น ผลการสอบสวนอุบัติเหตุโดยเฉพาะในกรณีที่มีผู้เสียชีวิตนั้น จะออกมาในแง่ไหนนั้นคงปฏิเสธไม่ได้ว่าความคิดของญาติผู้เสียชีวิต (หรือตัวผู้ได้รับบาดเจ็บเอง) และตัวเจ้าหน้าที่ผู้ทำการสอบสวน และอาจรวมถึงสังคมนั้นด้วย สามารถส่งผลต่อรูปแบบการสิ้นสุดคดี ในกรณีที่มีความเสียหายเกิดขึ้นคงปฏิเสธไม่ได้ว่าผู้ที่ได้รับความเสียหายต้องได้รับการชดเชย ที่เป็นคำถามที่ควรต้องพิจารณาคือใครคือผู้ที่ควรรับผิดชอบ คงปฏิเสธไม่ได้ว่าในหลาย ๆ สังคมนั้นผู้ที่ต้องรับผิดชอบมักจะเป็นผู้ที่อยู่ใกล้เคียงกับเหตุการณ์ที่สุด (ใกล้เคียงในที่นี้อาจเป็นสถานที่หรือระยะเวลาก็ได้) กล่าวคือมักเป็นพนักงานระดับล่างที่ได้รับมอบหมายให้มาปฏิบัติงาน การหาใครสักคนที่สามารถส่งฟ้องได้มันทำให้งานของเจ้าหน้าที่ตำรวจเสร็จสิ้นโดยเร็ว แต่นั่นมันไม่ได้หมายความว่าจะสามารถป้องกันไม่ให้เหตุการณ์ดังกล่าวเกิดขึ้นซ้ำอีก เพราะมันเป็นการเปิดช่องให้ผู้ที่มีอำนาจสั่งการในหน่วยงาน ใช้คนที่ไม่ได้รับการฝึกอบรม ใช้ให้คนทำงานเกินขีดความสามารถ ตั้งระเบียบหรือกฏเกณฑ์ที่สุ่มเสี่ยงหรือเกินกว่าความสามารถของคน (หรือความปลอดภัยในการทำงาน) ฯลฯ ก็จะยังคงมีอยู่ต่อไป เพราะมันเป็นเหมือนการโยนความรับผิดชอบในเรื่องอุบัติเหตุใด ๆ ที่เกิดขึ้นนั้นไปไว้ที่ผู้ปฏิบัติงานระดับล่างสุดที่บังเอิญไปอยู่ในเหตุการณ์นั้น