เมื่อไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์พบเจอกับไม้หมอนรองรางรถไฟ MO Memoir : Saturday 12 February 2565

อุบัติเหตุเดียวกัน แหล่งที่มาของข้อมูลก็มาจากหน่วยงานเดียวกัน แต่พอต่างคนเอามาเขียนย่อแล้ว กลับได้ความหมายที่ไม่ค่อยจะเหมือนกัน เรื่องนี้ทำให้นึกถึงตอนเรียนโท-เอกอยู่ต่างประเทศ ที่อาจารย์ที่ปรึกษามักจะถามเสมอว่า ได้ไปอ่านบทความต้นเรื่องแล้วหรือยัง เพราะบทความที่อ้างต่อ ๆ กันมานั้น มันผิดเพี้ยนมากไปจากเดิมได้ง่าย

เหตุการณ์นี้เกิดที่เมือง Heleana, Montana ประเทศสหรัฐอเมริกาเมื่อวันที่ ๒ กุมภาพันธ์ ค.ศ. ๑๙๘๙ (พ.ศ. ๒๕๓๒) เวลาประมาณ ๔.๓๐ น ซึ่งเป็นวันและเวลาที่อากาศหนาวจัด (อุณหภูมิประมาณ -28ºF ถึง -18ºF หรือ -16ºC ถึง -10ºC) โดยขบวนรถไฟขบวนหนึ่งที่ลากตู้บรรจุสารเคมีที่มีทั้ง ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (H₂O₂) เข้มข้น 70%, เม็ดพลาสติกพอลิเอทิลีน (ในตู้ที่อยู่ติดกับตู้บรรทุกไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์) และไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์ (H₃CCH(OH)CH₃) ขณะที่กำลังไต่ขึ้นเนินลาดเอียงนั้น เครื่องทำความร้อนในส่วนของหัวรถจักรมีปัญหา จึงทำให้ต้องหยุดขบวนรถบนทางที่ลาดเอียงนั้น และมีการปลดหัวรถจักรออกจากขบวนรถ และหลังจากที่ปลดหัวรถจักรออกจากตู้ที่ลากมาเสร็จสิ้นแล้ว ระบบเบรคของตู้พ่วงเกิดการคลายตัว (ระบบเบรคทำงานด้วยการใช้แรงดันอากาศ) ทำให้ตู้ลากพ่วงที่เป็นตู้บรรทุกสารเคมีนั้นไหลลงเนินไปชนกับหัวรถจักรที่จอดอยู่ที่ลานจอดด้านล่างของเนิน (ความเร็วในการชนประมาณไว้ว่าอยู่ระหว่าง 24-40 km/hr)

ผลของการชนทำให้ตู้บรรจุสารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ได้รับความเสียหาย เกิดการรั่วไหลของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ตามด้วยเพลิงไหม้และการระเบิดตามมา

ประเด็นที่จะนำมาเล่าในวันนี้คือเพลิงไหม้และการระเบิดเกิดได้อย่างไร

รูปที่ ๑ นำมาจากเอกสาร "Hydrogen peroxide accidents and incidents : What we can learn from History" จัดทำโดย B. Green และคณะ ในเอกสารนี้กล่าวว่า NTSB (ย่อมาจาก National Transportation Safety Board ของประเทศสหรัฐอเมริกา) เชื่อว่าไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (ที่รั่วออกมาเนื่องจากถังบรรจุได้รับความเสียหายจากการชน) ทำปฏิกิริยากับสารปนเปื้อนบนพื้น (บทความใช้คำว่า ground) ทำให้เกิดเพลิงลุกไหม้ ความร้อนจากเปลวไฟทำให้เม็ดพลาสติกพอลิเอทิลีนในตู้ที่อยู่ติดกันนั้นปล่อยปล่อยสารอินทรีย์ที่ระเหยง่ายออกมา ทำให้เกิดการระเบิดที่รุนแรงเพียงพอที่จะทำให้เกิดการระเบิดครั้งที่สอง

รูปที่ ๑ คำบรรยายเหตุการณ์ในเอกสาร "Hydrogen peroxide accidents and incidents : What we can learn from History" ที่จัดทำโดย B. Green และคณะ

รูปที่ ๒ เป็นคำบรรยายเหตุการณ์ในเอกสาร "Comparison of selected highway and railways accidents to the 10CFR71 hypothetical accident sequence and NRC risk assessments" จัดทำโดย D.J. Ammerman และคณะ ในปีค.ศ. ๒๐๐๓ (พ.ศ. ๒๕๔๖) ในเอกสารนี้กล่าวว่า มีตู้รถที่บรรทุกไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (ที่เป็นสารออกซิไดซ์) และไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์ ส่วนการระเบิดนั้นเชื่อว่าเกิดจากปฏิกิริยาระหว่างไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์และเม็ดพลาสติกพอลิเอทิลีน

รูปที่ ๒ คำบรรยายเหตุการณ์จากเอกสาร "Comparison of selected highway and railways accidents to the 10CFR71 hypothetical accident sequence and NRC risk assessments" จัดทำโดย D.J. Ammerman และคณะ

รูปที่ ๓ นำมาจากเอกสาร "Forward through the 90s : Selected issues in the transportation by rail of hazardous materials: ที่เป็นรายงานนำเสนอต่อ Senate committee on commerce, science, and transportation and the house committee on energy and commerce ประเทศสหรัฐอเมริกา ในเอกสารนี้กล่าวว่าการชนทำให้ถังบรรจุไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ทะลุและไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เกิดการผสมกับน้ำมันดีเซลที่รั่วไหลออกมา ทำให้เกิดไฟลุกไหม้และการระเบิด

รูปที่ ๓ คำบรรยายเหตุการณ์จากเอกสาร "Forward through the 90s : Selected issues in the transportation by rail of hazardous materials:

สามบทความนี้ให้สาเหตุการเกิดเพลิงไหม้และการระเบิดที่แตกต่างกัน บทความแรกกล่าวว่าเพลิงลุกไหม้เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์และสิ่งปนเปื้อนบนพื้น (ไม่มีการระบุ) บทความที่สองบอกว่าการระเบิดเกิดจากปฏิกิริยาระหว่างไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์และเม็ดพลาสติกพอลิเอทิลีน แต่มีการกล่าวถึงไอโซโพรพานอลด้วย (กล่าวมาทำไม) ส่วนบทความที่สามบอกว่าเพลิงลุกไหม้เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์กับน้ำมันดีเซลที่รั่วไหลออกมา

ทีนี้ลองมาดูสิ่งที่เขียนไว้ในรายงานของ NTSB ในหน้า ๖๓ ที่เป็นการวิเคราะห์กลไกการเกิดระเบิดดูบ้าง น่าเสียดายที่รายงานฉบับที่ NTSB เปิดให้ดาวน์โหลดนี้รูปภาพไม่ชัดเจน แต่ภาพหลังการชนกันนั้นมีทั้งตู้บรรทุกที่อยู่บนรางและตกรางโดยวางขวางกับราง และดูเหมือนว่าจะมีการปีนก่ายกันด้วย โดยตู้ที่บรรทุกไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์นั้นขึ้นไปเกยก่ายอยู่บนตู้ที่บรรทุกเม็ดพลาสติกพอลิเอทิลีน โดยไปอยู่เหนือบริเวณช่องสำหรับบรรจุเม็ดพลาสติกที่ถูกปิดอยู่ (ภาษาอังกฤษใช้คำว่า covered hopper ซึ่งน่าจะเปิดออกหรือได้รับความเสียหายจนของเหลวสามารถรั่วไหลเข้าไปภายในได้หลังการชน)

รูปที่ ๔ คำบรรยายเหตุการณ์ในเอกสารการสอบสวนของ NTSB "Collision and derailment of Montana rail link freight train with locomotive units and hazardous materials release. Helena, Montana, February 2, 1989" ดาวน์โหลดได้ที่ https://www.ntsb.gov/investigations/AccidentReports/Reports/RAR8905.pdf

ด้วยการที่ถังบรรจุไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ได้รับความเสียหายจนของเหลวภายในรั่วไหลออกมา โดยเชื่อว่าไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์บางส่วนได้รั่วไหลเข้าไปในตู้ที่บรรทุกเม็ดพลาสติกและอีกส่วนได้ตกลงไปบนพื้น รายงานกล่าวว่าเปลวไฟน่าจะเกิดจากปฏิกิริยาระหว่างไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ 70% กับ "ไม้" หมอนรองรางรถไฟที่ได้รับการปรับสภาพด้วยน้ำยาพวก "creosote-coal tar solution" (ไม่มีการกล่าวถึงน้ำมันดีเซล) ทำให้เกิดเพลิงลุกไหม้ลนบริเวณช่องบรรจุเม็ดพลาสติก ทำให้เม็ดพลาสติกหลอมเหลวและปลดปล่อยไอสารเคมีออกมาจนมีความเข้มข้นมากพอที่เกิดการระเบิดได้

ตรงนี้ของแทรกข้อมูลเพิ่มนิดนึง หมอนรองรางรถไฟหรือที่เราเรียกกันว่า "ไม้หมอน" นั้นปัจจุบันมีทั้งที่ยังคงเป็นไม้ เป็นคอนกรีต คอนกรีตร่วมกับเหล็ก และเป็นเหล็ก ในบ้านเราช่วงหลังก็เห็นใช้แต่หมอนคอนกรีตกันหมดแล้ว หมอนรองรางรถไฟนี้ใน wikipedia กล่าวว่าถ้าเป็นอเมริกันจะเรียกว่า "crosstie" ถ้าเป็นแคนาดาจะเรียก "railway tie" และถ้าเป็นอังกฤษจะเรียก "railway sleeper"

พอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูง (High Density Polyethylene หรือ HDPE) นั้นทนต่อไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ สามารถใช้ทำถังบรรจุไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ได้อย่างปลอดภัย ในขณะที่พอลิโพรพิลีน (Polypropylene หรือ PP) และพอลิเอทิลีนความหนาแน่นต่ำ (Low Density Polyethylene หรือ LDPE) ไม่ทนต่อไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ทั้งนี้เป็นเพราะพอลิเมอร์สองตัวหลังนี้มีจำนวนอะตอม C ที่เป็น tertiary carbon atom มาก และอะตอม H ของอะตอม C ตัวนี้ว่องไวในการทำปฏิกิริยา จึงทำให้สายโซ่พอลิเมอร์ถูกตัดออกเป็นสายโซ่สั้น ๆ ได้ง่าย (ไม่ใช่การเกิดเพลิงลุกไหม้)

ส่วนเรื่องที่ว่าไม้ที่ได้รับการปรับสภาพด้วยน้ำยา "creosote-coal tar solution" ที่เป็นน้ำยารักษาเนื้อไม้นั้นสามารถลุกติดไฟได้ง่ายเมื่อเจอกับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ความเข้มข้นสูง ก็เคยเล่าไว้ครั้งหนึ่งแล้วในบทความเรื่อง "เพลิงไหม้พาเลทไม้จากการรั่วไหลของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (H₂O₂)" เมื่อวันเสาร์ที่ ๑ มกราคม ๒๕๖๕ ที่ผ่านมา

การระเบิดเกิดขึ้นสองครั้งด้วยกัน โดยเริ่มจากเพลิงที่ลุกไหม้ลนบริเวณช่องบรรจุเม็ดพลาสติกนั้น ทำให้เม็ดพลาสติกหลอมและปลดปล่อยสารอินทรีย์ที่เป็นไอระเหยออกมา (ในขณะเดียวกันความร้อนที่เกิดก็น่าจะทำให้ไฮโดนเจนเปอร์ออกไซด์ที่รั่วเข้าไปในถังบรรจุเม็ดพลาสติกนั้นสลายตัวและให้แก๊สออกซิเจนออกมาด้วย) เมื่อไอสารอินทรีย์สะสมจนมีปริมาณมากพอก็ทำให้เกิดการระเบิดขึ้น (ในรายงานเรียกว่าเป็น vapour phase explosion) การระเบิดครั้งแรกนี้รุนแรงมากพอที่จะทำให้เกิดการระเบิดครั้งที่สอง (ที่ในรายงานเรียกว่าเป็น condensed phase explosion) ที่รุนแรงกว่าที่เกิดจากสารผสมระหว่างไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์และเม็ดพลาสติกหลอมเหลวที่อยู่อยู่ในตัวรถ ทำให้ตัวรถฉีกขาดกระจายไปทั่ว

หมายเหตุ : ในสภาพแวดล้อมที่มีความเข้มข้นออกซิเจนสูง แม้แต่สารที่ลุกติดไฟได้ยากก็จะลุกติดไฟได้ง่ายมากขึ้น และยังสามารถเกิดการระเบิดได้ง่ายมากขึ้นด้วย ซึ่งในเหตุการณ์นี้การระเบิดที่รุนแรงครั้งที่สองน่าจะเกิดจากแก๊สออกซิเจนที่เกิดจากการสลายตัวของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์นั้นสะสมอยู่ในถังบรรจุเม็ดพลาสติกจนมีความเข้มข้นสูงมาก จึงทำให้แทนที่เม็ดพลาสติกจะลุกไหม้ก็กลับกลายเป็นการระเบิดแทน

ในย่อหน้าแรกของรูปที่ ๔ รายงานใช้คำว่า "most likely" คือไม่ได้ฟังธงลงไปว่าไม่มีความเป็นไปได้อย่างอื่นอีก เพียงแต่สภาพที่เกิดเหตุและข้อมูลในอดีตที่เคยมีมานั้น บ่งบอกว่าสถานการณ์นี้มีความเป็นไปได้มากที่สุด และเข้ากับข้อมูลจากพยานบุคคลในที่เกิดเหตุและความเสียหายที่เกิดขึ้น

ณ จุดนี้ก็คงจะเห็นแล้วว่าการไปอ่านตัวบทความต้นฉบับนั้นสำคัญอย่างไร