อุบัติเหตุจาก saturator (๒) MO Memoir : Monday 21 August 2560

เวลาประมาณ ๑๖ นาฬิกา วันอังคารที่ ๒๕ กรกฎาคม ๒๕๖๐ ขวดแก้วที่ใช้ทำ saturator (รูปที่ ๑) เพื่อการระเหยเอทานอลเกิดระเบิด ผลจากแรงระเบิดทำให้นิสิตรายหนึ่ง (ที่ไม่ได้เกี่ยวข้องกับการทดลองที่ใช้ saturator ดังกล่าว แต่บังเอิญนั่งทำงานอยู่บริเวณนั้น) ได้รับบาดเจ็บจากเศษแก้วที่ปลิวบาด และหูอื้อไปข้างหนึ่ง (จากเสียงระเบิด) แรงระเบิดส่งผลให้เอทานอลที่บรรจุอยู่ใน saturator นั้นรั่วไหลออกมา เกิดเพลิงลุกไหม้บริเวณที่เกิดเหตุ แต่นิสิตรายอื่นที่อยู่ใกล้เคียงเข้ามาระงับเหตุได้ทัน นอกจากนี้กระจกของประตูตู้ hood (เป็นกระจกนิรภัย) ที่อยู่ห่างไปประมาณ ๓ เมตรแตกละเอียดด้วย (เข้าใจว่าเป็นเพราะเศษแก้วจากขวดที่ใช้ทำ saturator ปลิวไปกระทบ)
 

ก่อนเกิดเหตุ นิสิตรายหนึ่งเตรียมทำการทดลอง ด้วยการเปิดแก๊ส "ออกซิเจนบริสุทธิ์" ให้ไหลผ่าน saturator ไปยัง quartz reactor ที่บรรจุอยู่ furnace ภายใน reactor บรรจุตัวเร่งปฏิกิริยาเอาไว้ จากนั้นได้ทำการเพิ่มอุณหภูมิ furnace ไปยังอุณหภูมิที่ต้องการทำการทดลอง ช่วงระหว่างรอให้อุณหภูมิ furnace เข้าที่นั้นพบว่าอุณหภูมิ furnace ที่ตัว temperature indicator แสดงนั้นมีการกระโดดขึ้นไปสูงมากในบางจังหวะ นิสิตจึงรอให้ระบบนิ่งก่อนจะทำการทดลอง การระเบิดเกิดขึ้นในขณะที่เตรียมการทดลองนี้
 

อุปกรณ์ตัวเดียวกัน ส่วนผสมเดียวกัน เกิดการระเบิดเหมือน ๆ กัน แต่ห่างกันเกือบ ๖ ปี เรื่องราวเหตุการณ์ครั้งก่อนหน้านี้อ่านได้ใน Memoir ปีที่ ๔ ฉบับที่ ๓๖๓ วันศุกร์ที่ ๑๔ ตุลาคม ๒๕๕๔ เรื่อง "อุบัติเหตุจาก saturator"

รูปที่ ๑ ขวดแก้วที่ใช้ทำ saturator เป็นขวดที่มีลักษณะดังรูป แต่ตัวที่ระเบิดเป็นขวดขนาดความจุประมาณ 500 ml (ใหญ่กว่าตัวที่นำมาให้ดูเป็นตัวอย่างสองเท่า) ในขณะเกิดเหตุมีเอทานอลอยู่ประมาณ 70 ml
 

รูปที่ ๑ เป็นตัวอย่างขวดแก้วที่นำมาดัดแปลงทำเป็น saturator โดยเจาะรูที่ฝาสองรูป เพื่อต่อท่อให้แก๊สไหลเข้าหนึ่งรู และไหลออกหนึ่งรู ในระหว่างการใช้งานจะตั้งขวด saturator นี้ไว้บนพื้นโต๊ะปฏิบัติการโดยไม่มีอะไรป้องกัน ระดับที่ตั้ง saturator อยู่ที่ประมาณระดับความสูงของโต๊ะทำงานทั่วไป การทดลองนี้ได้กระทำมาเป็นระยะเวลาหนึ่งแล้ว
 

รูปที่ ๒ เป็นภาพร่างแผนผังบริเวณที่เกิดเหตุ โต๊ะตั้งอุปกรณ์ทดลองนั้นมีการแบ่งครึ่งออกเป็นสองด้านตามแนวยาว ทำให้สามารถตั้งอุปกรณ์ทดลองได้ทั้งสองฝั่งของโต๊ะ ในรูปที่ ๒ นั้นทางด้านหลังของ saturator มีอุปกรณ์ทดลองอื่นตั้งอยู่ ทางด้ายขวาจะเป็นตู้เหล็กติดตั้งอุปกรณ์วัด ทางด้านซ้ายเป็น furnace ที่ให้ความร้อนแก่ reactor ที่รับแก๊สที่ไหลมาจาก saturator ตัว saturator เองนั้นตั้งอยู่ระหว่างตัว furnace และตู้อุปกรณ์วัด

รูปที่ ๒ ภาพร่างแผนผังบริเวณที่เกิดอุบัติเหตุ โต๊ะปฏิบัติการตั้งอยู่ตรงกลางระหว่าง Hood และโต๊ะตั้งอุปกรณ์ทดลอง ระยะห่างระหว่าง Hood 2 และโต๊ะตั้งอุปกรณ์ทดลองประมาณ 3 เมตร

ในขณะเกิดเหตุนั้นมีนิสิตผู้หนึ่งนั่งทำงานอยู่ที่โต๊ะปฏิบัติการ โดยนั่งหันหลังให้แต่เยื้องออกมาทางด้านขวาของตัว saturator แรงระเบิดที่เกิดขึ้นทำให้เศษแก้วปลิวบาดแขนและลำตัวด้านข้างด้านซ้ายของนิสิตที่นั่งทำงาน เสียงที่ดังทำให้หูด้านซ้ายของนิสิตผู้นั้นอื้อไปเป็นวัน และยังทำให้กระจกประตู Hood 2 (ที่เป็นกระจกนิรภัยชนิด tempered) ที่อยู่ห่างออกไปนั้นแตกละเอียด มีไฟเกิดขึ้นตรงบริเวณด้านข้างตู้อุปกรณ์วัดคุม แต่ได้รับการดับลงอย่างรวดเร็วด้วยการใช้เครื่องดับเพลิงชนิดผงเคมีแห้ง
 

การระเบิดที่ saturator เชื่อว่าเกิดจากการลุกไหม้ที่เกิดขึ้นกับแก๊สที่อยู่ใน reactor ส่วนต้นตอที่ทำให้เกิดการลุกไหม้นั้นไม่สามารถยืนยันได้ว่าเกิดจากการที่ furnace นั้นมีอุณหภูมิสูงเกินไปจากเกินค่าอุณหภูมิติดไฟได้ด้วยตนเอง (ที่ภาษาอังกฤษเรียกว่า autoignition temperature หรือ self ignition temperature) หรือเกิดจากการทำปฏิกิริยาของตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นปฏิกิริยาคายความร้อนและเร่งตัวเองจนทำให้ไอผสมที่อยู่โดยรอบเกิดการลุกไหม้ได้ ประกอบกับการที่การทดลองนี้ใช้ออกซิเจนบริสุทธิ์ผสมกับเชื้อเพลิง ไม่เพียงแค่โอกาสที่ไอผสมจะเกิดการลุกไหม้จะเกิดได้ง่ายขึ้น แต่ความรุนแรงของการเผาไหม้จะเพิ่มมากตามไปด้วย ทำให้เปลวไฟที่เกิดขึ้นนั้นสามารถวิ่งทวนทิศทางการไหลของแก๊สจาก reactor ย้อนไปตามท่อ (ที่เป็นสายยาง) ไปยัง saturator ได้ ทำให้เกิดการระเบิดรุนแรงที่ saturator เนื่องจากเป็นแหล่งที่มีไอผสมพร้อมเผาไหม้อยู่เป็นจำนวนมาก

ส่วนสถานที่เกิดเหตุนั้นมีลักษณะเป็นเช่นใด ก็ขอเชิญชมภาพที่ถ่ายมาให้ดูก็แล้วกัน (รูปที่ ๓ ถึง ๑๒) เนื้อหาเหตุการณ์ส่วนที่เหลือก็อยู่ในคำบรรยายภาพต่าง ๆ อยู่แล้ว

รูปที่ ๓ บริเวณที่เกิดเหตุ ถ่ายไว้ในตอนเช้าวันที่สองหลังการระเบิด พื้นที่ดังกล่าวได้รับการทำความสะอาดแล้ว รูปนี้เป็นการมองจากด้านหลังจุดระเบิดไปยังประตู Hood ที่ได้รับความเสียหาย

รูปที่ ๔ ถ่ายในวันเดียวกับรูปที่ ๓ แต่เป็นการมองจากตำแหน่งประตู Hood ที่แตกออกมา 1 คือบริเวณที่ตั้ง saturator ที่เกิดการระเบิดในวันเกิดเหตุ ส่วน 2 คือ furnace ที่ใช้ในการทดลอง

รูปที่ ๕ บริเวณตำแหน่งที่เกิดการระเบิด ถ่ายไว้ในเช้าวันรุ่งขึ้นหลังวันระเบิด สภาพที่เกิดเหตุส่วนใหญ่ยังคงสภาพไว้เช่นเดียวกับหลังการระงับเหตุเสร็จ คือในระหว่างการดับเพลิงนั้น ไม่สามารถยืนยันได้ว่ามีการเคลื่อนย้ายวัตถุใดบ้าง ทราบแต่ว่าหลังจากที่ระงับเหตุได้เสร็จสมบูรณ์และนำคนเจ็บส่งโรงพยาบาลแล้ว ยังไม่มีการจัดการใด ๆ กับที่เกิดเหตุ ยังดีหน่อยตรงที่นิสิตที่เข้ามาดับเพลิงนั้นใช้ผงเคมีแห้ง ไม่ได้หยิบถังโฟมมาใช้ เพราะถ้าใช้ถังโฟมอาจเกิดปัญหาไฟฟ้าลัดวงจรตามมาได้ เพราะไม่ได้มีการตัดระบบไฟฟ้าในที่เกิดเหตุออก

รูปที่ ๖ บริเวณที่เกิดการระเบิด ทางด้านล่างซ้ายของภาพที่เห็นมีวาล์วสองตัวคือฝาปิดตัว saturator (ส่วนลำตัวที่เป็นแก้วกระจายหายไปหมดแล้ว) ตรงกลางคือ furnace ส่วนสายไฟที่อยู่ทางมุมซ้ายบนเป็นสายสัญญาณวัด พึงสังเกตตำแหน่งของคราบเขม่าบนผนังตู้อุปกรณ์วัด ทางด้านซ้ายบนแถวสายสัญญาณเป็นคราบเกิดจากสายไฟที่ไหม้ ส่วนที่อยู่ทางด้านล่าง (ด้านหลัง furnace) เกิดจากแอลกอฮอล์ที่รั่วออกมา ที่เห็นเป็นฝุ่นผงขาวทั่วไปหมดคือผงเคมีแห้งจากถังดับเพลิง

 

รูปที่ ๗ ฝาปิดขวดแก้วที่ใช้ทำ saturator ท่อยาวเป็นท่อให้แก๊สพาหะไหลเข้า (รอยไหม้ที่ปลายท่อเข้าใจว่าเกิดจากสายยางที่ต่อจากปลายท่อลงไปใต้ระดับของเหลวที่บรรจุอยู่) ส่วนท่อสั้นเป็นท่อให้ไอผสมไหลออก เศษแก้วที่เห็นเป็นเศษของตัว saturator ที่แตกออก พึงสังเกตว่าจะแตกออกโดยมีรูปร่างที่มีลักษณะแหลมคม ที่แปลกใจอยู่หน่อยก็คือไม่เห็นเศษแก้วชิ้นใหญ่ เช่นก้นขวดเหลือเลย ไม่รู้ว่ามันแตกเป็นชิ้นเล็กหมดหรือถูกเก็บทิ้งไปก่อนหน้าแล้วเพราะหาคนให้คำตอบนี้ไม่ได้

รูปที่ ๘ สายสัญญาณที่เกิดการลุกไหม้ (ที่เห็นรอยดำเป็นรูปสายสัญญาณนั่นไม่ใช่คราบเขม่า แต่เป็นเงาของสายสัญญาณที่ทอดลงผลผนังตู้อุปกรณ์วัด) พึงสังเกตว่าสีที่ทาเคลือบผนังตู้อุปกรณ์วัดนั้นไม่ได้รับผลกระทบจากความร้อนของเปลวไฟเท่าใดนัก

รูปที่ ๙ ภาพขยายตรงส่วนบริเวณชุมสายของสายสัญญาณในรูปที่ ๘

รูปที่ ๑๐ บริเวณที่นิสิตที่ได้รับบาดเจ็บนั่งทำงาน ขณะนั้นใช้เก้าอี้มีพนักพิง หันหลังโดยเยื้องมาทางด้านขวาของจุดที่เกิดการระเบิด เศษแก้วที่เห็นบนพื้นด้านหลังเก้าอี้ไม่สามารถบอกได้ว่าเป็นเศษแก้วที่ปลิวมากระทบเก้าอี้จากการระเบิด หรือเกิดจากการเข้าไประงับเหตุ สิ่งของต่าง ๆ ที่วางอยู่บนโต๊ะปฏิบัติการทางด้านซ้าย แม้ว่าจะมีน้ำหนักเบาก็ไม่ได้ถูกพัดปลิวจากการระเบิด ส่อให้เห็นว่ากระจก Hood ที่แตกนั้นไม่น่าจะเป็นผลจากแรงอัด

รูปที่ ๑๑ บริเวณพื้นที่ทำงานของ Hood ที่กระจกแตก กระจกบานประตูเป็นกระจกนิรภัยชนิด tempered ที่จะแตกออกเป็นเม็ดข้าวโพดเล็ก ๆ เต็มไปหมดถ้าผิวกระจกมีรอยขูดขีดลึกลงไปเพียงนิดเดียว เศษกระจกที่แตกจะมีลักษณะใกล้เคียงกับรูปทรงสี่เหลี่ยม (เป็นรูปทรงที่มีมุมแหลมน้อยสุด) กระจกบานนี้สูงประมาณ 60 cm ยาวประมาณ 180 cm

รูปที่ ๑๒ บริเวณพื้นด้านหน้า hood ที่กระจกแตก พบเศษแก้วที่มีลักษณะแหลมคมตกปนอยู่ด้วย (ในกรอบสี่เหลี่ยม) ทำให้เชื่อว่าน่าจะมีเศษแก้วจาก saturator บางชิ้นปลิวมากระแทกบานกระจกของประตู hood ทำให้กระจกของประตู hood แตกออก

ประเด็นเรื่องไอผสมระหว่าง เอทานอล + ออกซิเจน เกิดการลุกติดไฟได้อย่างไรนั้น โดยส่วนตัวแล้วคิดว่าบทบาทของตัวเร่งปฏิกิริยาที่บรรจุอยู่ใน reactor ที่ใช้ในการทดลองในขณะนั้น เป็นสิ่งที่ไม่สามารถตัดทิ้งไปได้ ในกรณีของตัวเร่งปฏิกิริยาการออกซิไดซ์ที่เป็นปฏิกิริยาคายความร้อนนั้น ความร้อนที่เกิดขึ้นมีสิทธิทำให้อนุภาคตัวเร่งปฏิกิริยานั้นร้อนจัดกว่าแก๊สที่ไหลผ่านโดยรอบ และถ้าแก๊สที่ไหลผ่านนั้นมีส่วนผสมอยู่ในช่วง flammability limit ด้วยแล้ว โอกาสที่แก๊สนั้นจะลุกติดไฟอันเป็นผลจากการสัมผัสกับอนุภาคตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีอุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิติดไฟได้ด้วยตนเองก็เป็นประเด็นที่ควรต้องพึงคำนึงถึงด้วย ส่วนที่ว่าจะเกิดการลุกติดไฟทันทีเมื่อสัมผัส หรือต้องรอให้ตัวเร่งปฏิกิริยาสะสมความร้อนก่อนเป็นระยะเวลาหนึ่ง ตรงนี้คงขึ้นอยู่กับชนิดตัวเร่งปฏิกิริยาและเชื้อเพลิง

เรื่องการจุดไฟด้วยตัวเร่งปฏิกิริยานี้ไม่ใช่เรื่องใหม่ กองทัพสหรัฐเองก็เคยมีการพิจารณาเทคนิคการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาในการจุดไฟให้กับเครื่องพ่นไฟที่ใช้ในการรบ มาตั้งแต่ยุคสมัยสงครามโลกครั้งที่สองแล้ว (รูปที่ ๑๓)

รูปที่ ๑๓ ส่วนหนึ่งของข้อความจากเอกสาร "Chemical ignition of flame thrower" ที่เกี่ยวข้องกับการจุดไฟให้กับเชื้อเพลิงเหลวที่ฉีดออกจากหัวฉีดของเครื่องพ่นไฟ ของกองทัพสหรัฐที่จัดทำในปีค.ศ. ๑๙๔๔ (พ.ศ. ๒๔๕๗) หรือก่อนสงครามโลกครั้งที่ ๒ สิ้นสุดหนึ่งปี มีการกล่าวถึงการพิจารณาใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นตัวจุดไฟให้กับเชื้อเพลิง

อีกประเด็นหนึ่งที่ขอบันทึกไว้เพื่อพิจารณาคือ ถ้าเปลี่ยนท่อด้านขาออกจาก saturator ไปยัง reactor จากเดิมที่เป็นท่อสายยางไปเป็นท่อโลหะที่มีขนาดเล็กจะช่วยป้องกันการเดินทางย้อนกลับของเปลวไฟได้หรือไม่ ท่อขนาดเล็กจะช่วยเพิ่มความเร็วเชิงเส้นในการไหลให้สูงขึ้น (ถ้าสูงมากกว่าความเร็วของเปลวไฟก็จะทำให้เปลวไฟเดินทางย้อนกลับไม่ได้) และท่อโลหะขนาดเล็กจะมีพื้นที่ผิวต่อหน่วยปริมาตรที่สูง ทำให้ระบายความร้อนออกสู่สิ่งแวดล้อมภายนอกได้ดี จึงน่าจะมีโอกาสที่จะทำให้เปลวไฟเย็นลงจนดับได้ (ทำนองเดียวกับการทำงานของ flame arrester)